WO2018194019A1 - 液晶パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
Definitions
- the present invention relates to a liquid crystal panel and a liquid crystal display device using the same.
- a wavelength conversion layer using quantum dots as a phosphor is also known, and a layer containing patterned quantum dots can be used in combination with a backlight that emits blue light, for example.
- red color is not mixed with green subpixels
- green color is not mixed with red subpixels
- quantum dots have a narrow emission half-value width compared to general phosphors.
- Patent Document 3 discloses a configuration in which a patterned wavelength conversion layer including quantum dots is disposed outside the rear side polarizing plate (that is, on the backlight side).
- Patent Document 4 discloses a configuration in which an unpatterned wavelength conversion layer including quantum dots is installed on the outer side (that is, the viewing side) of the front side polarizing plate.
- An object of the present invention is to provide a liquid crystal panel and a liquid crystal display device with high light utilization efficiency.
- the wavelength conversion layer is disposed outside the viewing side polarizing plate (viewing side) as in the other mode described in Patent Document 2 or the mode described in Patent Document 4, a reflective polarizer is used for the backlight.
- the effect of improving the luminance based on the use can be obtained.
- the phosphor may be excited by external light such as ambient light and emit light unintentionally, which may reduce the contrast of the displayed image.
- excitation based on external light can be suppressed, but it is difficult to completely block light in the excitation wavelength region.
- the wavelength conversion layer when the wavelength conversion layer is installed outside the front polarizing plate, even when the liquid crystal display device is set to black display, the wavelength conversion layer slightly emits light and the contrast is lowered. I understood it. This is presumably because light transmitted through the liquid crystal layer obliquely in the liquid crystal display device leaks and reaches the wavelength conversion layer, and the phosphor in the wavelength conversion layer is excited and emits light.
- the wavelength conversion layer includes at least a green light emitting region and a red light emitting region
- the color filter layer includes a green color filter at a position corresponding to the green light emitting area and a red color filter at a position corresponding to the red light emitting area, or a position corresponding to the green light emitting area and the red light emitting area.
- the liquid crystal panel according to [11] further comprising a yellow color filter.
- the wavelength conversion layer includes at least a green light emitting region and a red light emitting region
- the wavelength selective reflection layer is selected from the group consisting of a cholesteric liquid crystal cured layer having a central wavelength of selective reflection in the green light wavelength range and a cholesteric liquid crystal cured layer having a selective reflection central wavelength in the wavelength range of red light.
- the liquid crystal panel according to any one of [1] to [12], which is at least one.
- a liquid crystal display device comprising the liquid crystal panel according to any one of [1] to [13] and a backlight unit.
- the backlight unit includes a light source that emits ultraviolet light, near ultraviolet light, or blue light, and the light emitting region emits light when excited by light emitted from the light source.
- the backlight unit includes a blue light source, and the wavelength conversion layer is excited by blue light to emit green light, a red light emitting region that is excited by blue light to emit red light, and
- the liquid crystal display device according to [15] which includes a colorless region that transmits blue light.
- a liquid crystal display device using the liquid crystal panel of the present invention has low power consumption and excellent color reproducibility and contrast performance.
- a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
- an angle such as “45 °”, “parallel”, “vertical” or “orthogonal” is within a range where the difference from the exact angle is less than 5 ° unless otherwise specified. Means. The difference from the exact angle is preferably less than 4 °, more preferably less than 3 °.
- the liquid crystal panel has a large number of pixels for color display.
- Each pixel is composed of a plurality of sub-pixels.
- the pixel may be any pixel that can be divided into blue, green, and red sub-pixels.
- the sub-pixel is sometimes called a sub-pixel.
- each pixel may further include sub-pixels such as white, yellow, and cyan.
- the wavelength conversion layer is a layer in which color regions are arranged, and different color regions are usually arranged corresponding to the positions of the sub-pixels in order to realize color display.
- the liquid crystal panel of the present invention has a configuration of a liquid crystal cell, and the liquid crystal cell basically includes a pair of substrates arranged to face each other and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates.
- the liquid crystal display device can display an image in a liquid crystal panel by changing the alignment state of the liquid crystal in the liquid crystal layer by applying a voltage.
- the reflective polarizer can be used as a support when the wavelength conversion layer is manufactured. Therefore, the second rear side in the configuration of FIG. There may be no substrate.
- FIG. 1C shows an in-cell configuration including the wavelength conversion layer 1 and the reflective polarizer 2 in this order from the rear substrate side inside the rear substrate 7.
- the wavelength selective reflection layer 10 can be installed outside the rear substrate 7.
- a portion corresponding to blue in a pixel does not need to include a color filter.
- thinner front and rear substrates are used than in the configuration of FIG.
- chromaticity changes based on color mixing in an oblique direction can be reduced even with an out-cell configuration. be able to.
- FIG. 1 (e) shows a configuration having a quarter-wave retardation layer 11 in addition to the configuration of FIG. 1 (d).
- any known polarizer can be used as a polarizer used in a liquid crystal panel. It is particularly preferable to use an absorption polarizer.
- an absorptive polarizing film in which a stretched polyvinyl alcohol film dyed with iodine or a dichroic dye and a polarizing plate protective film such as a triacetyl cellulose film or a polyacrylate film are laminated can be used.
- the thickness of the front polarizing plate is not particularly limited, but is preferably 20 ⁇ m to 300 ⁇ m.
- the rear-side polarizing plate is a reflective polarizer and may also serve as a reflective polarizer described later, or may include a rear-side polarizer separately from the reflective polarizer described later.
- the rear side polarizing plate at this time those exemplified as the front side polarizing plate can be used.
- the front-side polarizing plate and the rear-side polarizing plate may be usually arranged so that their transmission axes are orthogonal to each other.
- the liquid crystal panel may further include a rear substrate.
- the rear substrate may be disposed between the liquid crystal layer and the reflective polarizer, between the reflective polarizer and the wavelength conversion layer, or further on the rear side of the wavelength conversion layer.
- the rear side substrate any of those exemplified as the front side substrate can be used.
- the rear substrate is preferably thin. This is because the chromaticity change based on the color mixture in the oblique direction can be reduced as described above.
- the thickness of the rear substrate is preferably 1.0 ⁇ m to 200 ⁇ m, more preferably 1.0 ⁇ m to 100 ⁇ m, and even more preferably 1.0 ⁇ m to 50 ⁇ m.
- two substrates may be included on the backlight unit side of the liquid crystal layer.
- the substrate farther from the liquid crystal layer at this time is called a second rear substrate, and is used separately from the rear substrate.
- the support at the time of preparing the wavelength conversion layer may be the second rear substrate.
- the reflective polarizer is a polarizer that reflects one polarization of incident light and transmits the other polarization.
- the reflected and transmitted polarized light may be linearly polarized light or circularly polarized light, but is preferably linearly polarized light from the viewpoint of improving the light utilization efficiency of the liquid crystal panel. That is, the reflective polarizer is preferably a polarizer that reflects linearly polarized light in one polarization direction of incident light and transmits linearly polarized light in a polarization direction orthogonal thereto.
- the liquid crystal panel of the present invention has a structure in which one of the incident light from the wavelength conversion layer is reflected to the wavelength conversion layer side and the other polarization is transmitted to the liquid crystal layer by the reflective polarizer.
- the reflected polarized light is reflected again in any layer in the backlight and can be reused by moving toward the viewing side. Therefore, in the liquid crystal panel of the present invention in which the liquid crystal layer, the reflective polarizer, and the wavelength conversion layer are arranged in this order from the front side in the liquid crystal panel, the luminance is improved as compared with the conventional liquid crystal panel.
- the reflection polarizer and the transmission axis may be laminated so as to coincide with each other.
- the polarization degree of the light which injects into a liquid-crystal layer can be raised, and contrast can be improved.
- a commercial product in which an absorption polarizer and a reflection polarizer are integrated can also be used. Examples of commercially available products include a polarizing plate with APCF manufactured by Nitto Denko Corporation.
- the reflective polarizer only needs to have polarization selective reflectivity at least in the wavelength range of light incident from the backlight unit. By doing so, a part of the light that has entered the wavelength conversion layer from the backlight unit but has not been absorbed by the wavelength conversion layer is reflected again toward the wavelength conversion layer, and the light in the wavelength conversion layer is reflected. Can increase the absorption rate. As a result, the intensity of light emitted from the wavelength conversion layer can be increased, and even if the amount of phosphors such as quantum dots used in the wavelength conversion layer and the thickness of the wavelength conversion layer are reduced, the same luminance can be obtained. be able to.
- the reflective polarizer has polarization selective reflectivity over the entire visible light wavelength range. By doing so, unnecessary polarized light out of the light incident on the liquid crystal layer from the backlight or wavelength conversion layer is reflected, and further reflected in the wavelength selective reflection layer or backlight to convert it to a usable polarization state. In addition, the light use efficiency can be increased.
- the wire grid polarizer is a polarizer that transmits one of linearly polarized light and reflects the other by the polarization separation function of the fine metal wires.
- the wire grid polarizer is formed by periodically arranging metal wires. In order to function as a polarizer, the wire interval needs to be smaller than the wavelength of the incident electromagnetic wave.
- the wire grid polarizer reflects a linearly polarized light component having a polarization direction parallel to the longitudinal direction of the metal wire and transmits a polarized light component having a perpendicular polarization direction.
- the wire grid polarizer can be manufactured, for example, by the method described in paragraphs 0053 to 0058 of JP-T-2012-523582.
- a commercially available product can be used as the wire grid polarizer, and examples of the commercially available product include a wire grid polarizing film WGF manufactured by Asahi Kasei Corporation.
- the reflective polarizer used in the liquid crystal panel of the present invention is preferably a wire grid polarizer. This is because the wire grid polarizer has a high degree of polarization and can be reduced in thickness, so that the distance between the liquid crystal layer and the wavelength conversion layer can be reduced.
- the wire grid polarizer is preferably thinner, and is preferably 10 ⁇ m or less. Moreover, it is more preferable that it is 5.0 micrometers or less.
- the light emitting region only needs to contain a phosphor.
- the wavelength conversion layer does not contain a phosphor as a color region, and may have a colorless region that transmits light from the backlight without wavelength conversion.
- the colorless region can function as a region that emits blue light to the front side when in use.
- a full color image can be realized by including a red light emitting region and a green light emitting region.
- the red light emitting region is a color region that is excited by blue light and emits red light
- the green light emitting region may be a color region that is excited by blue light and emits green light.
- Each color region of the wavelength conversion layer can be prepared from a color region forming composition.
- the color region is preferably a region formed by curing the composition for forming a color region.
- the composition for forming a color region includes at least a phosphor, but the colorless region may not include the phosphor.
- the composition for forming a color region may further contain the above scattering particles, a polymerizable compound, a polymerization initiator, a dispersant, and other additives.
- Quantum dots are preferably used as the phosphor used for the wavelength conversion layer.
- quantum dots When quantum dots are used, light emission with a narrow FWHM can be obtained, and color reproducibility can be improved. Further, the light emission wavelength of the quantum dots can be easily adjusted depending on the composition and size, and a liquid crystal display device with high color reproducibility and luminance efficiency can be obtained. Furthermore, since the Stokes shift is large, even when light is emitted in green or red, it can be excited with blue light or ultraviolet light, and the design of the backlight unit becomes easy.
- quantum dots in addition to spherical particles, deformed quantum dots including quantum rods and tetrapod type quantum dots can also be used.
- the irregular quantum dot is particularly preferable because it has a high absorbance in the ultraviolet wavelength region or the blue wavelength region, and can absorb backlight light with high efficiency and emit light.
- a ligand having a coordinating group may be coordinated on the surface of the quantum dot.
- the coordinating group include an amino group, a carboxy group, a mercapto group, a phosphine group, and a phosphine oxide group.
- Specific examples include hexylamine, decylamine, hexadecylamine, octadecylamine, oleylamine, myristylamine, laurylamine, oleic acid, mercaptopropionic acid, trioctylphosphine, and trioctylphosphine oxide.
- hexadecylamine, trioctylphosphine, and trioctylphosphine oxide are preferable, and trioctylphosphine oxide is particularly preferable.
- the content of quantum dots is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 1.0 to 30% by mass, based on the total mass of the compounds contained in the color region forming composition. .
- polymerizable compound examples include an addition polymerizable compound having at least one ethylenically unsaturated double bond. Specific examples include compounds having at least one terminal ethylenically unsaturated bond, preferably two or more. These may be in any chemical form such as, for example, monomers, prepolymers, i.e. dimers, trimers and oligomers, or mixtures thereof and their (co) polymers.
- the content of the polymerizable compound in the composition for forming a color region is not particularly limited, and is 10 mass with respect to the total solid mass (mass after volatilization of the solvent, etc.). % To 80% by mass is preferable, 15% to 75% by mass is more preferable, and 20% to 60% by mass is particularly preferable.
- Photopolymerization initiator examples include at least one active halogen compound selected from halomethyloxadiazole compounds and halomethyl-s-triazine compounds, 3-aryl-substituted coumarin compounds, lophine dimers, benzophenone compounds, acetophenone compounds And derivatives thereof, cyclopentadiene-benzene-iron complexes and salts thereof, oxime compounds, and the like.
- active halogen compound selected from halomethyloxadiazole compounds and halomethyl-s-triazine compounds, 3-aryl-substituted coumarin compounds, lophine dimers, benzophenone compounds, acetophenone compounds And derivatives thereof, cyclopentadiene-benzene-iron complexes and salts thereof, oxime compounds, and the like.
- Specific examples of the photopolymerization initiator include those described in paragraphs 0070 to 0077 of JP-A No. 2004-295116.
- oxime compounds
- the oxime compound is not particularly limited, and examples thereof include oxime compounds described in JP 2000-80068 A, WO 02/100903 A1, JP 2001-233842 A, JP 2011-221515 A, and the like. .
- the dispersant is used for the purpose of improving the dispersibility of the phosphor in the color region forming composition.
- a known pigment dispersant or surfactant can be used.
- the above-mentioned ligand can also serve as a dispersing agent, and the organic compound different from a ligand can also be used together as a dispersing agent.
- a dispersant for quantum dots a compound having a nonpolar site and a polar site in the molecule is preferable.
- the wavelength conversion layer can be prepared in the same manner as a normal color filter layer by using a color region preparation composition corresponding to each color region, and is a dyeing method, a printing method, a colored resist method, a transfer method, an inkjet method. Method, printing method and the like can be used. It is also preferable to apply the composition for producing a color region to each color region using a substrate previously divided into light-shielding regions.
- a color region preparation composition corresponding to each color region, and is a dyeing method, a printing method, a colored resist method, a transfer method, an inkjet method. Method, printing method and the like can be used. It is also preferable to apply the composition for producing a color region to each color region using a substrate previously divided into light-shielding regions.
- the description in paragraphs 0367 to 0383 of JP2011-221515A can also be referred to.
- the wavelength selective reflection layer can improve the luminance by efficiently reflecting the light converted by the wavelength conversion layer toward the front side.
- the polarization state of the light reflected by the cholesteric liquid crystal cured layer toward the front side is The light utilization efficiency can be further improved by converting to a polarization state that transmits through the reflective polarizer.
- a wavelength selective reflection region having a central wavelength of selective reflection may be laminated in a wavelength region of 580 nm to 700 nm (for example, 580 nm to 700 nm), or a wavelength selective reflection region having a central wavelength of selective reflection in the wavelength region of green light may be green.
- a wavelength selective reflection region that is disposed at a position corresponding to the sub-pixel and has a central wavelength of selective reflection in the wavelength range of red light may be disposed at a position corresponding to the red sub-pixel.
- light incident on the wavelength selective reflection layer from the backlight side is preferably transmitted through the wavelength selective reflection layer at a high rate.
- the center wavelength of selective reflection is shifted to the short wavelength side, and as a result, the light from the backlight may be reflected.
- the light emitted from the backlight is blue light and the wavelength selective reflection layer has a selective reflection property in green
- the blue light emitted obliquely from the backlight is reflected by the wavelength selective reflection layer. May end up.
- the backlight light reflected by the wavelength selective reflection layer is reflected in the backlight and reenters the wavelength selective reflection layer and can be reused.
- the wavelength selection from the backlight is possible. It is preferable to reduce the shift of the selected wavelength toward the short wavelength side with respect to light incident on the reflective layer in an oblique direction. This can be achieved by condensing the light from the backlight using a prism sheet or lens sheet to reduce the amount of light propagating in an oblique direction, or the surface of the wavelength selective reflection layer on the backlight side. There is a method in which a periodic structure having a period equal to or smaller than the wavelength is provided to reduce the dependency of the selected wavelength on the incident angle by a diffraction effect.
- the intensity of light emitted from the wavelength conversion layer can be increased, and even if the amount of phosphors such as quantum dots used in the wavelength conversion layer and the thickness of the wavelength conversion layer are reduced, the same luminance can be obtained. be able to.
- the additional wavelength selective reflection layer the same member as the wavelength selective reflection layer described above can be used by adjusting the center wavelength of selective reflection.
- a cholesteric liquid crystal cured layer can be used as the wavelength selective reflection layer or as a member constituting the reflective polarizer.
- the cholesteric liquid crystal cured layer means a layer in which a cholesteric liquid crystal phase is fixed.
- the cholesteric liquid crystal phase is known to selectively reflect either right circularly polarized light or left circularly polarized light in a specific wavelength range and to exhibit circularly polarized light selective reflection that transmits the other circularly polarized light.
- the circularly polarized light selective reflection is sometimes simply referred to as selective reflection.
- the cholesteric liquid crystal cured layer only needs to be a layer in which the orientation of the liquid crystal compound in the cholesteric liquid crystal phase is maintained.
- the ultraviolet ray Any layer may be used as long as it is polymerized and cured by irradiation, heating, or the like, forms a layer having no fluidity, and does not cause a change in the orientation form by an external field or external force.
- the cholesteric liquid crystal cured layer it is sufficient that the optical properties of the cholesteric liquid crystal phase are maintained in the layer, and the liquid crystal compound in the layer may no longer exhibit liquid crystallinity.
- the polymerizable liquid crystal compound may have a high molecular weight due to a curing reaction and may no longer have liquid crystallinity.
- the center wavelength of selective reflection can be adjusted by adjusting the pitch of the spiral structure.
- the center wavelength ⁇ can be adjusted by adjusting the n value and the P value so as to selectively reflect either the right circularly polarized light or the left circularly polarized light at the required selective reflection wavelength.
- the cholesteric liquid crystal cured layer can be formed by curing the polymerizable liquid crystal composition.
- the polymerizable liquid crystal composition includes a liquid crystal compound.
- the liquid crystal compound may be a rod-like liquid crystal compound or a disk-like liquid crystal compound, and is preferably a polymerizable liquid crystal compound.
- As the liquid crystal compound not only a low molecule but also a polymer can be used.
- the polymerizable liquid crystal composition may contain other components such as a chiral agent, an alignment controller, a polymerization initiator, and a crosslinking agent.
- the cholesteric liquid crystal cured layer can be obtained by applying the polymerizable liquid crystal composition to another layer such as a support or an alignment layer and then curing the coating film.
- the prior art can be referred to, for example, paragraphs 0052 to 0084 of JP-A-2015-194675, JP-A-2016- Reference may be made to paragraphs 0031 to 0057 of JP 16538.
- the liquid crystal panel of the present invention has a color filter layer on the viewing side of the wavelength conversion layer in order to absorb light from the backlight unit that has not been absorbed by the wavelength conversion layer and improve color reproducibility. May be.
- the color filter layer may be disposed on the front side of the liquid crystal layer, or may be disposed on the rear side.
- the color filter layer may be a layer in which color filters having different wavelengths of light to be absorbed are arranged corresponding to each color region of the wavelength conversion layer.
- the boundary of the color filter may be divided by a dark color separation wall such as a black matrix.
- a color filter may not be disposed in a region where light having a light emission wavelength from a light source is transmitted as it is.
- each color filter does not absorb the light having the emission wavelength in the corresponding color region and absorbs the light having the wavelength emitted by the light source of the backlight unit as necessary.
- a color filter is not disposed in a region that transmits blue light from the light source as it is, and in a region that converts blue light into red light or green light, respectively.
- a red or green color filter may be disposed, or a yellow color filter may be disposed on either.
- Color filters include those using pigments as color materials and those using dyes as color materials, and any of these may be used in the present invention.
- examples of the pigment and dye include those described in JP-A-2009-139616.
- Examples of a method for producing a color filter or a color filter layer include a dyeing method, a printing method, a colored resist method, a transfer method, an ink jet method, and a printing method.
- the photo-curing type particularly the ultraviolet curing type
- the material is acrylate, urethane acrylate, epoxy acrylate, etc. It is preferable to do.
- the adhesive layer may be a highly transparent adhesive transfer tape (OCA tape).
- OCA tape a highly transparent adhesive transfer tape
- a commercially available product for an image display device particularly a commercially available product for the image display unit surface of the image display device may be used.
- Examples of commercially available products include PANAC Corporation pressure-sensitive adhesive sheets (PD-S1 and the like), MHI Series MHM series pressure-sensitive adhesive sheets, and the like.
- the thickness of the adhesive layer is preferably 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m, and more preferably 0.5 ⁇ m to 5.0 ⁇ m.
- the backlight unit includes at least a light source.
- the light source is preferably a non-white light source.
- the non-white light source is not particularly limited as long as the emitted light is a light source (for example, LED, organic EL, laser diode, etc.) that becomes non-white light.
- Specific examples of the non-white light emitted from the non-white light source include monochromatic light composed of any one of blue light, red light, and green light, near ultraviolet light, ultraviolet light, and infrared light. Among these, monochromatic light composed of any one of ultraviolet light, near-ultraviolet light, and blue light is preferable. Among them, blue is preferable because it has high energy and facilitates wavelength conversion in the light conversion layer described later.
- a light source that is light is more preferred.
- the emission center wavelength is preferably in the wavelength range of 440 to 470 nm.
- the blue light source preferably has a light emission intensity peak with a half width of 40 nm or less, and more preferably has a light emission intensity peak with a half width of 30 nm or less.
- the backlight unit includes a reflection member that reflects light emitted from the light source at the rear of the light source.
- the backlight unit includes the reflecting member, it is possible to obtain an effect of improving luminance based on the above-described reflective polarizer.
- a reflecting member A dielectric multilayer film, a white PET (polyethylene terephthalate) sheet
- the backlight unit preferably includes a known diffusion plate, diffusion sheet, prism sheet (for example, BEF), a lens sheet, and a light guide.
- a known diffusion plate for example, BEF
- prism sheet for example, BEF
- the light is collected using a prism sheet or a lens sheet. It is preferable to make it.
- the configuration of the backlight unit may be an edge light system using a light guide plate, a reflecting member, or the like as a constituent member, or a direct type.
- Examples of the components constituting the backlight unit include “Chapter 3 of“ Latest Technology of Liquid Crystal Display Device Components, Supervised by Iimura Tatsumi ”and“ CMC Publishing ”; Members described in “MC Publishing” and the like can be used.
- composition using a red quantum dot dispersion as the quantum dot dispersion was designated as a color region forming composition R1.
- a composition using the green quantum dot dispersion was designated as a color region forming composition G1.
- composition T1 for color area formation which does not contain a quantum dot dispersion liquid among the following compositions was produced.
- the color region forming composition R1 was applied to the surface of the glass substrate on which the light-shielding region was formed by spin coating, and heated on a heating plate at a temperature of 100 ° C. for 3 minutes to form a thin film.
- An ultrahigh pressure mercury lamp manufactured by Ushio Electric Co., Ltd. is installed on the obtained thin film by installing a photomask having an opening at a position corresponding to 1/3 of the subpixels divided by the black matrix.
- (Product name USH-250D) was used to irradiate with ultraviolet rays at an exposure amount (365 nm) of 200 mJ / cm 2 in an air atmosphere.
- the film was developed by immersing in a KOH aqueous solution having a pH of 10.5 for 80 seconds, washed with distilled water, and then heated in a heating oven at 150 ° C. for 10 minutes to form a red light emitting region.
- the same steps are repeated using the color region forming composition G1 and the color region forming composition T1 instead of the color region forming composition R1, thereby forming a green light emitting region and a colorless region, and a wavelength conversion layer.
- the thickness of the obtained wavelength conversion layer was 30 ⁇ m.
- a Fujifilm research report No. 1 was formed on the surface of a polyethylene terephthalate film (Cosmo Shine A4300 manufactured by Toyobo Co., Ltd.). 50 (2005) pp.
- the addition amount of the chiral agent used was changed, and the first wavelength selective reflection layer formed by fixing the cholesteric liquid crystal phase was formed by coating.
- the addition amount of the chiral agent was similarly changed on the surface, the 2nd wavelength selective reflection layer formed by fixing a cholesteric liquid crystal phase was formed by application
- the reflection center wavelength of the peak of the maximum reflectance of the first wavelength selective reflection layer of the obtained film was 630 nm, the half width was 60 nm, and the film thickness was 3.0 ⁇ m. Moreover, the reflection center wavelength of the peak of the maximum reflectance of the obtained second wavelength selective reflection layer was 540 nm, the half width was 50 nm, and the film thickness was 3.0 ⁇ m.
- adhesive SK dyne made by Soken Chemical Co., Ltd. so that the second wavelength selective reflection layer is on the second rear side substrate side on the surface opposite to the wavelength conversion layer of the second rear side substrate
- substrate, and the wavelength selection reflection layer was produced by bonding.
- Example 2 ⁇ Production of Liquid Crystal Display Device of Example 2> Similar to the first rear substrate in Example 1, the rear substrate in Example 2 was produced. A wire grid polarizer was produced on the surface of the substrate opposite to the surface provided with the alignment film by the method described in paragraphs 0053 to 0058 of JP-T-2012-523582. A silicon nitride thin film was formed on the surface of the produced wire grid polarizer by plasma CVD. Further thereon, a wavelength conversion layer was formed in the same manner as in Example 1 to obtain a laminate in which the first rear substrate, the wire grid polarizer, and the wavelength conversion layer were arranged in this order.
- Example 1 Using this laminate and the same front side substrate as in Example 1, a liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Example 1, the same front side polarizing plate as in Example 1 was bonded to the front side, and Example 1 on the rear side. A film with a wavelength selective reflection layer produced in the same manner as above was bonded with an adhesive SK dyne manufactured by Soken Chemical Co., Ltd., and a liquid crystal panel and a liquid crystal display device were obtained in the same procedure as in Example 1.
- a comb-shaped electrode was provided on the surface of the silicon nitride thin film so that the distance between adjacent electrodes was 20 ⁇ m, and a polyimide film was provided as an alignment film thereon, and a rubbing treatment was performed.
- a liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 1 using the obtained laminate and the same front side substrate as in Example 1. At this time, the rubbing treatment surface of the laminate was made to face the front side.
- the same front-side polarizing plate as in Example 1 was bonded to the front side, and the film with a wavelength selective reflection layer prepared in the same manner as in Example 1 was applied to the rear side as an adhesive SK Dyne manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.
- the liquid crystal panel and the liquid crystal display device were obtained in the same procedure as in Example 1.
- Example 3 ⁇ Production of Liquid Crystal Display Device of Example 4>
- the color region forming composition G1 and the color region forming composition R1 used in the preparation of the wavelength conversion layer were changed to the following color region forming composition G2 and color region forming composition R2, respectively.
- a liquid crystal panel and a liquid crystal display device having the configuration of FIG. 1C were obtained in the same procedure as in Example 3 except for the change.
- a color filter layer was produced on the surface of an ultra-thin glass “G-Leaf” manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd. having a thickness of 50 ⁇ m with reference to JP-A-2014-232172. Specifically, a color filter layer including a black matrix, a green filter, a red filter, and a colorless filter so as to correspond to the light shielding region, the green light emitting region, the red light emitting region, and the colorless region in the wavelength conversion layer was produced. A polyimide film was provided thereon as an alignment film, and a rubbing treatment was performed. A liquid crystal panel and a liquid crystal display device having the configuration of FIG. 1D were obtained in the same procedure as in Example 5 except that this was used instead of the front substrate.
- Example 6 the configuration shown in FIG. 1D is the same as that in Example 6 except that all the green and red filters in the color filter layer are yellow (the configuration of the color filter layer is different). A liquid crystal panel and a liquid crystal display device were obtained.
- Example 8 ⁇ Production of Liquid Crystal Display Device of Example 8> A liquid crystal cell produced in the same manner as in Example 6 was bonded to the front side polarizing plate on the front side, and the polycarbonate side 1/4 wavelength phase difference film on the rear side (product surface: Pure Ace WR W-142, manufactured by Teijin Ltd.) And the film with a wavelength selective reflection layer produced in the same manner as in Example 1 was bonded using an adhesive SK dyne manufactured by Soken Chemical Co., Ltd., and the configuration of FIG. A liquid crystal panel and a liquid crystal display device were obtained.
- NPF-F1205DU manufactured by Nitto Denko Corporation without a reflective polarizer
- Example 3 ⁇ Production of Liquid Crystal Display Device of Comparative Example 3> The same steps as (1) to (4) of Example 1 were performed except that a polarizing plate “NPF-F1205DU” manufactured by Nitto Denko Corporation was used instead of the polarizing plate with APCF manufactured by Nitto Denko Corporation as the rear polarizing plate. Thus, a liquid crystal cell was obtained. Separately, in the same manner as in Example 6, a color filter layer and then a wavelength conversion layer were formed on the surface of an alkali-free glass “Eagle XG” made by Corning having a thickness of 500 ⁇ m. The obtained laminate was bonded to the liquid crystal cell using a UV curable adhesive Photorec A manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. so that the wavelength conversion layer was in contact with the front polarizing plate, and a liquid crystal panel was produced. . A liquid crystal display device was obtained in combination with the same backlight unit as in Example 1.
- Table 2 summarizes the order of layer stacking in the liquid crystal panels of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3, the thickness of each layer, the color of the combined backlight unit, and the evaluation when the liquid crystal display device is constructed. It was. Evaluation was performed as follows.
- Chromaticity difference ((x_front ⁇ x_oblique) 2 + (y_front ⁇ y_oblique) 2 ) 1/2 (Evaluation criteria)
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Abstract
本発明により、フロント側偏光板と、フロント側基板と、液晶層と、リア側偏光板とをこの順に含む液晶パネルであって、反射型偏光子と波長変換層と波長選択反射層とを含み、上記波長変換層は複数の色領域が配列された層であり、上記複数の色領域の少なくとも一部の色領域が蛍光体を含む発光領域であり、上記波長選択反射層は上記発光領域の発光波長で光を選択的に反射し、上記液晶層と上記反射型偏光子と上記波長変換層と上記波長選択反射層とが視認側からこの順に配置されている液晶パネル、ならびに上記液晶パネルとバックライトユニットとを含む液晶表示装置が提供される。本発明の液晶パネルおよび液晶表示装置は、低消費電力であって、かつ、色再現性とコントラストに優れる。
Description
本発明は、液晶パネル、およびそれを用いた液晶表示装置に関する。
近年、環境保護や、携帯端末のバッテリーライフ改善のために、液晶表示装置の消費電力低減の要求が高まっている。
フロント側偏光板、フロント側基板、カラーフィルタ層、液晶層、リア側基板、およびリア側偏光板がこの順で設けられた液晶パネルと、バックライトユニットを備えた一般的な構成の液晶表示装置では、リア側偏光板においてバックライトから出射した光の約1/2が吸収され、さらに、カラーフィルタ層において残りの光の約2/3が吸収され、無駄になっている。
フロント側偏光板、フロント側基板、カラーフィルタ層、液晶層、リア側基板、およびリア側偏光板がこの順で設けられた液晶パネルと、バックライトユニットを備えた一般的な構成の液晶表示装置では、リア側偏光板においてバックライトから出射した光の約1/2が吸収され、さらに、カラーフィルタ層において残りの光の約2/3が吸収され、無駄になっている。
リア側偏光板における光の吸収を減らすため、例えば、特許文献1では、バックライトユニットに反射型偏光子を設置し、本来はリア側偏光板に吸収されるはずの偏光を反射して利用可能な偏光状態に変換し、再利用することで、透過率を高める技術が開示されている。
また、カラーフィルタ層における光の吸収を減らすため、特許文献2では、蛍光体を含む波長変換層をカラーフィルタの各副画素(サブピクセル)に合わせてパターニングして設置し、本来はカラーフィルタに吸収されるはずの波長域の光をカラーフィルタを透過できる波長域の光に変換して、光の利用効率を高める提案がなされている。
蛍光体として量子ドットを用いた波長変換層も知られており、パターニングされた量子ドットを含む層は、例えば、青色光を発光するバックライトと組み合わせて使用することができる。この構成は緑色のサブピクセルに赤色が混色することがなく、また、赤色のサブピクセルに緑色が混色することがなく、さらに量子ドットが一般的な蛍光体に比較して狭い発光半値幅を有し、より純度の高い発光色が得られるため、液晶表示装置の色再現性を著しく向上させることができる。特許文献3では、量子ドットを含むパターニングされた波長変換層をリア側偏光板の外側(すなわち、バックライト側)に設置する構成が開示されている。一方、特許文献4では、量子ドットを含むパターニングされていない波長変換層をフロント側偏光板の外側(すなわち、視認側)に設置する構成が開示されている。
量子ドットを含め、蛍光体の発光は一般に非偏光であるため、蛍光体を含む波長変換層をフロント側偏光板とリア側偏光板との間に設置した場合、リア側偏光板を通過した偏光が波長変換層において非偏光へと変換される、偏光解消が生じてしまう。これにより、液晶層を用いたスイッチングを行うことができなくなり、結果として適切に画像を表示することができなくなるため、波長変換層はフロント側偏光板とリア側偏光板との間には配置することができない。そのため、特許文献2~4のいずれにおいても、波長変換層は液晶層からみてフロント側偏光板の外側またはリア側偏光板の外側に配置されている。
本発明の課題は、光の利用効率の高い液晶パネルおよび液晶表示装置を提供することである。
特許文献1に記載のとおりバックライトユニット側に反射型偏光子を設置するとともに、特許文献2、3に記載のようなパターニングされた波長変換層を用いれば、さらに光の利用効率を高めることができると考えられる。
しかし、特許文献2に記載の一部の態様または特許文献3に記載の態様のように、波長変換層をリア側偏光板の外側に設置すると、バックライトに反射型偏光子を用いても波長変換層における偏光解消のため光の利用効率を高めることができない。また、蛍光体からの発光の約1/2がリア側(バックライト側)に向かって発光し、輝度向上に寄与しないため、光の利用効率を十分に高めることができない。
しかし、特許文献2に記載の一部の態様または特許文献3に記載の態様のように、波長変換層をリア側偏光板の外側に設置すると、バックライトに反射型偏光子を用いても波長変換層における偏光解消のため光の利用効率を高めることができない。また、蛍光体からの発光の約1/2がリア側(バックライト側)に向かって発光し、輝度向上に寄与しないため、光の利用効率を十分に高めることができない。
一方、特許文献2に記載の他の態様または特許文献4に記載の態様のように、波長変換層をフロント側偏光板の外側(視認側)に配置すれば、バックライトに反射型偏光子を用いることに基づく輝度向上の効果を得ることができる。しかし、この構成では、蛍光体が環境光などの外光によって励起され、意図せず発光してしまい、表示される画像のコントラストを低下させる場合がある。さらに外側にカラーフィルタ層を設置することにより、外光に基づく励起を抑制することはできるが、励起波長域の光を完全に遮断することは困難である。また、本発明者らが検討したところ、波長変換層をフロント側偏光板の外側に設置した場合、液晶表示装置を黒表示とした場合にも波長変換層がわずかに発光し、コントラストが低下することがわかった。これは、液晶表示装置において液晶層を斜め方向に透過した光が漏れて波長変換層に到達し、波長変換層中の蛍光体が励起され、発光してしまうためと考えられる。
本発明は、特に波長変換層を利用した構成において、光の利用効率が高く、色再現性とコントラスト性能に優れる液晶表示装置を実現する液晶パネルを提供することを課題とする。
本発明者らは上記課題の解決のため、鋭意検討を重ね、リア側偏光板を反射型偏光子とするか、またはリア側偏光板のすぐ外側に反射型偏光子を設けるとともに、反射型偏光子のさらに外側に波長変換層および波長選択反射層をこの順に設けることにより上記課題が解決することを見出し、この知見に基づいて、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は下記の[1]~[16]を提供するものである。
[1]フロント側偏光板と、フロント側基板と、液晶層と、リア側偏光板とをこの順に含む液晶パネルであって、
反射型偏光子と波長変換層と波長選択反射層とを含み、
上記波長変換層は複数の色領域が配列された層であり、
上記複数の色領域の少なくとも一部の色領域が蛍光体を含む発光領域であり、
上記波長選択反射層は上記発光領域の発光波長で光を選択的に反射し、
上記液晶層と上記反射型偏光子と上記波長変換層と上記波長選択反射層とが視認側からこの順に配置されている液晶パネル。
[2]上記リア側偏光板が上記反射型偏光子である[1]に記載の液晶パネル。
[3]上記蛍光体が量子ドットである[1]または[2]に記載の液晶パネル。
[4]上記波長変換層が少なくとも緑色発光領域および赤色発光領域を含む[1]~[3]のいずれかに記載の液晶パネル。
[1]フロント側偏光板と、フロント側基板と、液晶層と、リア側偏光板とをこの順に含む液晶パネルであって、
反射型偏光子と波長変換層と波長選択反射層とを含み、
上記波長変換層は複数の色領域が配列された層であり、
上記複数の色領域の少なくとも一部の色領域が蛍光体を含む発光領域であり、
上記波長選択反射層は上記発光領域の発光波長で光を選択的に反射し、
上記液晶層と上記反射型偏光子と上記波長変換層と上記波長選択反射層とが視認側からこの順に配置されている液晶パネル。
[2]上記リア側偏光板が上記反射型偏光子である[1]に記載の液晶パネル。
[3]上記蛍光体が量子ドットである[1]または[2]に記載の液晶パネル。
[4]上記波長変換層が少なくとも緑色発光領域および赤色発光領域を含む[1]~[3]のいずれかに記載の液晶パネル。
[5]上記反射型偏光子が可視光波長域全体にわたって偏光選択反射性である[1]~[4]のいずれかに記載の液晶パネル。
[6]上記反射型偏光子がワイヤグリッド偏光子である[1]~[5]のいずれかに記載の液晶パネル。
[7]リア側基板を含み、
上記液晶層、上記反射型偏光子、上記波長変換層、および上記リア側基板がこの順で配置されている[1]~[6]のいずれかに記載の液晶パネル。
[8]リア側基板を含み、
上記液晶層、上記リア側基板、上記反射型偏光子、および上記波長変換層がこの順で配置されている[1]~[6]のいずれかに記載の液晶パネル。
[9]上記反射型偏光子と上記リア側基板とが直接接しており、上記反射型偏光子と上記リア側基板の厚みの合計が200μm以下である、[8]に記載の液晶パネル。
[10]上記波長変換層の視認側にカラーフィルタ層を含む[1]~[9]のいずれかに記載の液晶パネル。
[6]上記反射型偏光子がワイヤグリッド偏光子である[1]~[5]のいずれかに記載の液晶パネル。
[7]リア側基板を含み、
上記液晶層、上記反射型偏光子、上記波長変換層、および上記リア側基板がこの順で配置されている[1]~[6]のいずれかに記載の液晶パネル。
[8]リア側基板を含み、
上記液晶層、上記リア側基板、上記反射型偏光子、および上記波長変換層がこの順で配置されている[1]~[6]のいずれかに記載の液晶パネル。
[9]上記反射型偏光子と上記リア側基板とが直接接しており、上記反射型偏光子と上記リア側基板の厚みの合計が200μm以下である、[8]に記載の液晶パネル。
[10]上記波長変換層の視認側にカラーフィルタ層を含む[1]~[9]のいずれかに記載の液晶パネル。
[11]上記波長変換層と上記波長選択反射層との間に1/4波長位相差層を含む[1]~[10]のいずれかに記載の液晶パネル。
[12]上記波長変換層が少なくとも緑色発光領域および赤色発光領域を含み、
上記カラーフィルタ層が、上記緑色発光領域に対応する位置に緑色カラーフィルタおよび上記赤色発光領域に対応する位置に赤色カラーフィルタを含んでいるか、または上記緑色発光領域および上記赤色発光領域に対応する位置に黄色カラーフィルタを有している、[11]に記載の液晶パネル。
[13]上記波長変換層が少なくとも緑色発光領域および赤色発光領域を含み、
上記波長選択反射層が、緑色光の波長域に選択反射の中心波長を有するコレステリック液晶硬化層および赤色光の波長域に選択反射の中心波長を有するコレステリック液晶硬化層からなる群より選択される1つ以上である、[1]~[12]のいずれかに記載の液晶パネル。
[12]上記波長変換層が少なくとも緑色発光領域および赤色発光領域を含み、
上記カラーフィルタ層が、上記緑色発光領域に対応する位置に緑色カラーフィルタおよび上記赤色発光領域に対応する位置に赤色カラーフィルタを含んでいるか、または上記緑色発光領域および上記赤色発光領域に対応する位置に黄色カラーフィルタを有している、[11]に記載の液晶パネル。
[13]上記波長変換層が少なくとも緑色発光領域および赤色発光領域を含み、
上記波長選択反射層が、緑色光の波長域に選択反射の中心波長を有するコレステリック液晶硬化層および赤色光の波長域に選択反射の中心波長を有するコレステリック液晶硬化層からなる群より選択される1つ以上である、[1]~[12]のいずれかに記載の液晶パネル。
[14][1]~[13]のいずれかに記載の液晶パネルと、バックライトユニットとを含む液晶表示装置。
[15]上記バックライトユニットが紫外光、近紫外光、または青色光を発光する光源を含み、上記発光領域が上記光源が発光する光によって励起されて発光する[14]に記載の液晶表示装置。
[16]上記バックライトユニットが青色光源を含み、上記波長変換層が、青色光で励起されて緑色光を発光する緑色発光領域および青色光で励起されて赤色光を発光する赤色発光領域、および青色光を透過する無色領域を含む、[15]に記載の液晶表示装置。
[15]上記バックライトユニットが紫外光、近紫外光、または青色光を発光する光源を含み、上記発光領域が上記光源が発光する光によって励起されて発光する[14]に記載の液晶表示装置。
[16]上記バックライトユニットが青色光源を含み、上記波長変換層が、青色光で励起されて緑色光を発光する緑色発光領域および青色光で励起されて赤色光を発光する赤色発光領域、および青色光を透過する無色領域を含む、[15]に記載の液晶表示装置。
本発明によれば、液晶表示装置に適用した際に、光の利用効率が高く、かつ、色再現性およびコントラスト性能に優れる液晶パネルを提供することができる。本発明の液晶パネルを用いた液晶表示装置は、低消費電力であって、色再現性およびコントラスト性能に優れる。
以下において、本発明について詳細に説明する。以下の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。
本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は「~」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。本明細書において、例えば、「45°」、「平行」、「垂直」あるいは「直交」等の角度は、特に記載がなければ、厳密な角度との差異が5°未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との差異は、4°未満であることが好ましく、3°未満であることがより好ましい。
本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は「~」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。本明細書において、例えば、「45°」、「平行」、「垂直」あるいは「直交」等の角度は、特に記載がなければ、厳密な角度との差異が5°未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との差異は、4°未満であることが好ましく、3°未満であることがより好ましい。
本明細書において、単に「光」というとき、自然光(非偏光)であっても偏光(直線偏光、楕円偏光、円偏光)であってもよい。本明細書において、可視光は電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の光であり、380nm~780nmの波長域の光を示す。
本明細書において、フロント側は液晶表示装置における視認側を意味し、リア側は液晶表示装置におけるバックライトユニット側を意味する。
本明細書において、対応するというとき、フロント側から液晶パネルまたは液晶表示装置を見たときに、同じ位置または少なくとも一部が互いに重なる位置にある状態であることを意味する。
本明細書において、フロント側は液晶表示装置における視認側を意味し、リア側は液晶表示装置におけるバックライトユニット側を意味する。
本明細書において、対応するというとき、フロント側から液晶パネルまたは液晶表示装置を見たときに、同じ位置または少なくとも一部が互いに重なる位置にある状態であることを意味する。
<液晶パネル>
液晶パネルは、液晶表示装置の構成部材であり、光源と組み合わされて画像表示を行なう。一般的には、液晶表示装置におけるカラー表示は、白色光源とカラーフィルタの組み合わせにより実現される。一方、本発明の液晶パネルを使用する液晶表示装置では、主として波長変換層によってカラー表示を実現し、光源は非白色光源である。波長変換層によりカラー画像を実現する液晶パネルを用いた液晶表示装置においては、バックライトユニットの光源からの光の利用効率が向上する。また液晶表示装置の色再現性を向上することができる。
液晶パネルは、液晶表示装置の構成部材であり、光源と組み合わされて画像表示を行なう。一般的には、液晶表示装置におけるカラー表示は、白色光源とカラーフィルタの組み合わせにより実現される。一方、本発明の液晶パネルを使用する液晶表示装置では、主として波長変換層によってカラー表示を実現し、光源は非白色光源である。波長変換層によりカラー画像を実現する液晶パネルを用いた液晶表示装置においては、バックライトユニットの光源からの光の利用効率が向上する。また液晶表示装置の色再現性を向上することができる。
液晶パネルは、カラー表示のために多数の画素を有する。個々の画素は複数の副画素から構成されている。例えば、画素は、青色、緑色、および赤色の副画素に分割できるものであればよい。副画素はサブピクセルと呼称されることもある。また、各画素は上記3色の他に、白色、黄色、シアン色等の副画素をさらに有していてもよい。本発明の液晶パネルにおいては、波長変換層は色領域が配列された層であり、カラー表示の実現のために通常、異なる色領域が各副画素の位置に対応して配列されている。
本発明の液晶パネルは液晶セルの構成を有し、液晶セルは、基本的に、対向配置された一対の基板と、この一対の基板間に挟持された液晶層とを含む。液晶表示装置は、液晶パネルにおいて、電圧印加により液晶層中の液晶の配向状態を変化させて画像の表示を行うことができる。
本発明の液晶パネルの駆動モードとしては、ツイステットネマチック(TN)、スーパーツイステットネマチック(STN)、バーティカルアライメント(VA)、インプレインスイッチング(IPS)、オプティカリーコンペンセイテットベンドセル(OCB)等の種々のモードを利用することができる。本発明の液晶パネルの駆動モードとしては、表示画像の視野角を向上するため、IPSモードが特に好ましい。
本発明の液晶パネルは、少なくともフロント側偏光板と、フロント側基板と、液晶層と、反射型偏光子と、波長変換層と、波長選択反射層とを含む。本発明の液晶パネルは、反射型偏光子とは別のリア側偏光板、リア側基板、カラーフィルタ層などの他の層を含んでいてもよい。さらに必要に応じて、偏光板保護フィルムや、視野角補償のための位相差フィルムを有していてもよい。さらに、本発明の液晶パネルは、例えば、薄膜トランジスタ層、絶縁層、ハードコート層、反射防止層、アンチグレア層、タッチセンサー用電極層等の他の構成要素を含んでいてもよい。
本発明の液晶パネルはフロント側偏光板と、フロント側基板と、液晶層と、反射型偏光子と、波長変換層と、波長選択反射層とをこの順に含む。この積層順となる限り、その他の層構成は特に限定されず、例えば、リア側基板を含む構成において、反射型偏光子と波長変換層とをリア側基板の外側(バックライトユニット側)に含むアウトセルの構成であってもよく、内側に含むインセルの構成であってもよい。
図1に本発明の液晶パネルの層構成の例の断面を模式的に示す。なお、図において層間に設けられている場合のある接着層は省略されている。
図1(a)は、フロント側偏光板4、フロント側基板5、液晶層3、リア側基板7、リア側偏光板6、反射型偏光子2、および波長変換層1を視認側からこの順に含む構成である。この構成においては、波長変換層作製時の支持体として用いられた基板が第2のリア側基板8として含まれている。また、第2のリア側基板8の外側(バックライトユニット側)に波長選択反射層10を含む。波長選択反射層10としては、緑色光を反射する層および赤色光を反射する層の2層が含まれている。緑色光を反射する層および赤色光を反射する層の順番は特に限定されない。波長選択反射層によって、波長変換層の発光のうちバックライト側に向かった光を視認側へ反射し、効率良く利用することができるため、輝度が向上する。
図1(a)は、フロント側偏光板4、フロント側基板5、液晶層3、リア側基板7、リア側偏光板6、反射型偏光子2、および波長変換層1を視認側からこの順に含む構成である。この構成においては、波長変換層作製時の支持体として用いられた基板が第2のリア側基板8として含まれている。また、第2のリア側基板8の外側(バックライトユニット側)に波長選択反射層10を含む。波長選択反射層10としては、緑色光を反射する層および赤色光を反射する層の2層が含まれている。緑色光を反射する層および赤色光を反射する層の順番は特に限定されない。波長選択反射層によって、波長変換層の発光のうちバックライト側に向かった光を視認側へ反射し、効率良く利用することができるため、輝度が向上する。
図1(b)は、リア側基板7の外側に、反射型偏光子2、波長変換層1、および波長選択反射層10をリア側基板側からこの順に含む構成である。この構成においては、反射型偏光子がリア側偏光板を兼ねている。このような構成において、反射型偏光子としては、ワイヤグリッド偏光子を用いることが好ましい。ワイヤグリッド偏光子は偏光度が高いためである。反射型偏光子と別にリア側偏光板を設ける必要がないため、層数が減って波長変換層と液晶層との距離が低減し、波長変換層から発光した光が液晶層に対し斜め方向に入射し、隣接する副画素に混色することに基づく色度変化を図1(a)の構成よりも低減させやすい。ワイヤグリッド偏光子を反射型偏光子として用いた構成では、反射型偏光子を波長変換層作製時の支持体として用いることが可能であるため、図1(a)の構成における第2のリア側基板はなくてもよい。
図1(c)は、リア側基板7の内側に、波長変換層1および反射型偏光子2をリア側基板側からこの順に含むインセルの構成である。インセルの構成では、波長変換層1と液晶層3との距離をアウトセルの構成より低減することができるため、斜め方向での混色に基づく色度変化を低減させやすい。また、波長選択反射層10は、リア側基板7の外側に設置することができる。
図1(d)は、図1(b)の構成において、フロント側基板5と液晶3との間にカラーフィルタ層9を含む構成である。この構成では、バックライトユニットからの光のうち、波長変換層で吸収されず所望の色に波長変換されなかった光がカラーフィルタ層で吸収されるため、画像の色再現性が向上する。例えば、波長変換層が緑色発光領域および赤色発光領域を含む場合、それぞれに対応する部位に緑色のカラーフィルタおよび赤色カラーフィルタを配置するか、双方の発光領域に黄色カラーフィルタ(青色光を吸収するフィルタ)を用いてもよい。また、青色光源を含むバックライトユニットと組み合わせて用いる液晶パネルにおいては、画素において青色に対応する部位はカラーフィルタを含んでいなくてよい。
また、図1(d)の構成においては、図1(b)の構成におけるものよりも、フロント側基板およびリア側基板にそれぞれ薄いものが用いられている。リア側基板を薄くし、さらに、反射型偏光子としてもワイヤグリッド偏光子のように薄いものを用いることにより、アウトセルの構成であっても、斜め方向での混色に基づく色度変化を低減させることができる。
また、図1(d)の構成においては、図1(b)の構成におけるものよりも、フロント側基板およびリア側基板にそれぞれ薄いものが用いられている。リア側基板を薄くし、さらに、反射型偏光子としてもワイヤグリッド偏光子のように薄いものを用いることにより、アウトセルの構成であっても、斜め方向での混色に基づく色度変化を低減させることができる。
図1(e)は、図1(d)の構成において、さらに1/4波長位相差層11を有する構成である。1/4波長位相差層により波長選択反射層10(コレステリック液晶硬化層)で反射されフロント側に向かう光の偏光状態を、反射型偏光子を透過する偏光状態に変換し、光利用効率をさらに向上させることができる。
以下、本発明の液晶パネルについて、作製に用いられる材料、作製方法等について、詳細に説明する。ただし、本発明はこの態様に限定されるものではなく、他の態様についても、以下の記載および従来公知の方法を参考にして実施可能であって、本発明は以下に説明する液晶パネルの態様に限定されるものではない。
[フロント側偏光板・リア側偏光板]
フロント側偏光板としては、液晶パネルに用いられる偏光子として公知の偏光子をいずれも用いることができる。特に吸収型偏光子を用いることが好ましい。例えば、ヨウ素や二色性色素によって染色された延伸ポリビニルアルコールフィルム等と、トリアセチルセルロースフィルムやポリアクリレートフィルム等の偏光板保護フィルムを積層した吸収型偏光フィルムを用いることができる。
フロント側偏光板の厚みは特に限定されないが、20μm~300μmであることが好ましい。
フロント側偏光板としては、液晶パネルに用いられる偏光子として公知の偏光子をいずれも用いることができる。特に吸収型偏光子を用いることが好ましい。例えば、ヨウ素や二色性色素によって染色された延伸ポリビニルアルコールフィルム等と、トリアセチルセルロースフィルムやポリアクリレートフィルム等の偏光板保護フィルムを積層した吸収型偏光フィルムを用いることができる。
フロント側偏光板の厚みは特に限定されないが、20μm~300μmであることが好ましい。
リア側偏光板は、反射型偏光子であって、後述する反射型偏光子を兼ねていてもよく、または後述する反射型偏光子とは別にリア側偏光板を含んでいてもよい。このときのリア側偏光板としては、フロント側偏光板として例示したものを用いることができる。
液晶パネルにおいて、フロント側偏光板とリア側偏光板とは、通常その透過軸が直交するように配置されていればよい。
液晶パネルにおいて、フロント側偏光板とリア側偏光板とは、通常その透過軸が直交するように配置されていればよい。
[フロント側基板]
フロント側基板は、液晶パネルに用いられる、一般的な基板を用いることができる。例えば、無アルカリガラス基板や、ポリカーボネート基板を含むプラスチック基板を用いることができる。フロント側基板の厚みは特に限定されないが、1.0μm~700μmであることが好ましい。プラスチック基板を用いた場合、フロント側基板の厚みを1.0μm~20μm程度に薄膜化することができ、液晶パネルの薄型化、軽量化、およびフレキシブル化に寄与することができる。
また、フロント側基板には、液晶パネルの画素および副画素を形成するために、薄膜トランジスタ、電極、ブラックマトリクス、またはカラーフィルタ層等が積層されていてもよい。
フロント側基板は、液晶パネルに用いられる、一般的な基板を用いることができる。例えば、無アルカリガラス基板や、ポリカーボネート基板を含むプラスチック基板を用いることができる。フロント側基板の厚みは特に限定されないが、1.0μm~700μmであることが好ましい。プラスチック基板を用いた場合、フロント側基板の厚みを1.0μm~20μm程度に薄膜化することができ、液晶パネルの薄型化、軽量化、およびフレキシブル化に寄与することができる。
また、フロント側基板には、液晶パネルの画素および副画素を形成するために、薄膜トランジスタ、電極、ブラックマトリクス、またはカラーフィルタ層等が積層されていてもよい。
[リア側基板]
液晶パネルは、リア側基板をさらに含んでいてもよい。この場合、リア側基板は、液晶層と反射型偏光子との間、反射型偏光子と波長変換層との間、もしくは波長変換層のさらにリア側に配置されていてもよい。
リア側基板としては、上記のフロント側基板として例示したもののいずれかを用いることができる。
特にアウトセルの構成においては、リア側基板は薄いことが好ましい。上述のように、斜め方向での混色に基づく色度変化を低減させることができるからである。リア側基板の厚みは、具体的には、1.0μm~200μmであることが好ましく、1.0μm~100μmであることがより好ましく、1.0μm~50μmであることがさらに好ましい。
液晶パネルは、リア側基板をさらに含んでいてもよい。この場合、リア側基板は、液晶層と反射型偏光子との間、反射型偏光子と波長変換層との間、もしくは波長変換層のさらにリア側に配置されていてもよい。
リア側基板としては、上記のフロント側基板として例示したもののいずれかを用いることができる。
特にアウトセルの構成においては、リア側基板は薄いことが好ましい。上述のように、斜め方向での混色に基づく色度変化を低減させることができるからである。リア側基板の厚みは、具体的には、1.0μm~200μmであることが好ましく、1.0μm~100μmであることがより好ましく、1.0μm~50μmであることがさらに好ましい。
本発明の液晶パネルにおいては液晶層のバックライトユニット側に基板が2つ含まれていてもよい。本明細書においては、このときの、液晶層からより遠い基板を第2のリア側基板といい、リア側基板とは区別して用いられる。例えば、波長変換層作製時の支持体が第2のリア側基板となっていてもよい。
[液晶層]
液晶層においては、一般的な液晶パネルに用いられる、一般的な液晶材料を用いることができる。液晶材料は液晶パネルの駆動モードによって適宜選択され得る。また、液晶層の厚みは、特に制限はないが、一般的には1μm~5μmである。
液晶層においては、一般的な液晶パネルに用いられる、一般的な液晶材料を用いることができる。液晶材料は液晶パネルの駆動モードによって適宜選択され得る。また、液晶層の厚みは、特に制限はないが、一般的には1μm~5μmである。
[反射型偏光子]
反射型偏光子は、入射光のうち一方の偏光を反射し、他方の偏光を透過する偏光子である。反射および透過する偏光は直線偏光であってもよいし、円偏光であってもよいが、液晶パネルの光利用効率を向上させる観点から、直線偏光であることが好ましい。すなわち、反射型偏光子は、入射光のうち1つの偏光方向の直線偏光を反射し、それに直交する偏光方向の直線偏光を透過する偏光子であることが好ましい。本発明の液晶パネルは、反射型偏光子により、波長変換層からの入射光のうち一方の偏光が波長変換層側に反射され、他方の偏光を液晶層に透過する構造となっている。反射された偏光は、バックライト内のいずれかの層において再度反射され、視認側へ向かうことで再利用することが可能である。したがって、液晶パネルにおいてフロント側から液晶層、反射型偏光子、および波長変換層がこの順になるように配置された本発明の液晶パネルにおいては、従来の液晶パネルと比較して輝度が向上する。
反射型偏光子は、入射光のうち一方の偏光を反射し、他方の偏光を透過する偏光子である。反射および透過する偏光は直線偏光であってもよいし、円偏光であってもよいが、液晶パネルの光利用効率を向上させる観点から、直線偏光であることが好ましい。すなわち、反射型偏光子は、入射光のうち1つの偏光方向の直線偏光を反射し、それに直交する偏光方向の直線偏光を透過する偏光子であることが好ましい。本発明の液晶パネルは、反射型偏光子により、波長変換層からの入射光のうち一方の偏光が波長変換層側に反射され、他方の偏光を液晶層に透過する構造となっている。反射された偏光は、バックライト内のいずれかの層において再度反射され、視認側へ向かうことで再利用することが可能である。したがって、液晶パネルにおいてフロント側から液晶層、反射型偏光子、および波長変換層がこの順になるように配置された本発明の液晶パネルにおいては、従来の液晶パネルと比較して輝度が向上する。
また、一般的な液晶パネルに用いられる吸収型偏光子をリア側偏光板として別に用いる液晶パネルにおいては、反射型偏光子と透過軸が一致するように積層して用いればよい。このようにすることで、液晶層に入射する光の偏光度を高め、コントラストを向上させることができる。吸収型偏光子と反射型偏光子とが一体になった市販品を用いることもできる。市販品としては、日東電工株式会社製APCF付偏光板などが挙げられる。
反射型偏光子は、少なくともバックライトユニットから入射する光の波長域において、偏光選択反射性を有していればよい。このようにすることで、バックライトユニットから波長変換層へ入射したものの、波長変換層で吸収されずに透過した光の一部を、再び波長変換層に向かって反射させ、波長変換層における光の吸収率を高めることができる。これにより、波長変換層の発光の強度を高めることができ、また、波長変換層に用いる量子ドット等の蛍光体の使用量や、波長変換層の厚みを低減しても、同等の輝度を与えることができる。
また、反射型偏光子は、可視光波長域全体にわたって偏光選択反射性を有していることも好ましい。このようにすることで、バックライトまたは波長変換層から液晶層へ入射する光のうち、不要な偏光を反射させ、波長選択反射層またはバックライト内でさらに反射させて利用可能な偏光状態に変換し、光の利用効率を高めることができる。
また、本発明に用いる反射型偏光子は、厚みが薄いことが好ましく、100μm以下であることが好ましい。また、50μm以下であることがより好ましい。反射型偏光子の厚みが50μm以下であると、液晶層と波長変換層との距離が小さくなり、波長変換層のひとつの色領域から出射した光の一部が、隣接する異なる色領域の副画素へと入射して混色を生じ、液晶表示装置の色再現性を低下させることを抑制することができる。
同様の理由から、特に本発明の液晶パネルが、リア側基板の外側に反射型偏光子および波長変換層を含む構成(例えば、図1(d))であるときは、反射型偏光子とリア側基板とが直接接していることが好ましい。このとき、反射型偏光子とリア側基板の厚みの合計が、200μm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましく、50μm以下であることがさらに好ましい。
直線偏光の選択反射性を有する反射型偏光子としては、誘電体多層膜を一方向に延伸した偏光子、または、ワイヤグリッド偏光子などが挙げられる。また、基材にコレステリック液晶硬化層と1/4波長位相差層を積層したフィルム等を用いることもできる。
誘電体多層膜を一方向に延伸した偏光子としては、例えば特表平9-506837号公報、特開2011-053705号公報などに記載されたものを用いることができる。市販品としては、例えば、DBEF(登録商標)(3M社製)、APF(高度偏光フィルム(Advanced Polarizing Film(3M社製))などが挙げられる。
ワイヤグリッド偏光子は、金属細線の偏光分離機能によって、直線偏光の一方を透過し、他方を反射させる偏光子である。ワイヤグリッド偏光子は、金属ワイヤーを周期的に配列したもので、偏光子として機能するためには,ワイヤー間隔が入射電磁波の波長よりも小さいことが必要となる。
ワイヤグリッド偏光子は、金属ワイヤーの長手方向と平行な偏光方向の直線偏光成分を反射し、垂直な偏光方向の偏光成分を透過する。
ワイヤグリッド偏光子は、例えば、特表2012-523582号公報の段落0053~0058に記載の方法で作製することができる。または、ワイヤグリッド偏光子としては市販品を用いることができ、市販品としては、例えば、旭化成株式会社製のワイヤグリッド偏光フィルムWGFなどが挙げられる。
ワイヤグリッド偏光子は、例えば、特表2012-523582号公報の段落0053~0058に記載の方法で作製することができる。または、ワイヤグリッド偏光子としては市販品を用いることができ、市販品としては、例えば、旭化成株式会社製のワイヤグリッド偏光フィルムWGFなどが挙げられる。
本発明の液晶パネルに用いる反射型偏光子は、ワイヤグリッド偏光子であることが好ましい。ワイヤグリッド偏光子は、偏光度が高く、また、厚みを薄くすることが可能であるため、液晶層と波長変換層との距離を小さくできるためである。ワイヤグリッド偏光子の厚みはより薄いことが好ましく、10μm以下であることが好ましい。また、5.0μm以下であることがより好ましい。
[波長変換層]
波長変換層は、本発明の液晶パネルを液晶表示装置に用いたときに、光源から入射する光の波長を変換する部位を含む層である。また、波長変換層には複数の色領域が配列されている。波長変換層では、液晶パネルの各副画素の位置に対応して異なる色領域が配列され、バックライトユニットの光源からの光を波長変換し、または変換しないことにより、各副画素の色に合わせて所望の色の発光を得ることができる。なお、本明細書において、色領域は、発光領域および無色領域を含む意味である。
波長変換層は、本発明の液晶パネルを液晶表示装置に用いたときに、光源から入射する光の波長を変換する部位を含む層である。また、波長変換層には複数の色領域が配列されている。波長変換層では、液晶パネルの各副画素の位置に対応して異なる色領域が配列され、バックライトユニットの光源からの光を波長変換し、または変換しないことにより、各副画素の色に合わせて所望の色の発光を得ることができる。なお、本明細書において、色領域は、発光領域および無色領域を含む意味である。
波長変換層の色領域のうち発光領域は、蛍光体を含有していればよい。また、波長変換層は、色領域として蛍光体を含有せず、バックライトからの光を波長変換せずに透過させる無色領域を有していてもよい。例えば、光源が青色光源であるバックライトユニットと組み合わせて用いる液晶パネルにおいては、無色領域は使用時に青色光をフロント側に出射する領域として機能できる。さらに、赤色発光領域、緑色発光領域を含むことによりフルカラー画像を実現することができる。このとき、赤色発光領域は、青色光で励起され赤色光を発光する色領域であり、緑色発光領域は青色光で励起され緑色光を発光する色領域であればよい。
また、波長変換層の各色領域は、散乱粒子等の散乱体を含有することが好ましい。これにより、色領域においては、バックライトから入射する光を散乱させて光路長を延ばすことで、光が蛍光体に吸収される率を高めることができる。また、蛍光体から発せられた光を散乱し、波長変換層の外部へ出射される率を高めることができる。さらに、無色領域においては、バックライトから入射する光を散乱させて、液晶表示装置の視野角を拡大することができる。
散乱粒子としては、例えば、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、アンチモン等の金属の酸化物や、酸化ケイ素からなる無機微粒子を用いることができる。なかでも、光触媒作用のない酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、または光触媒作用を抑制した酸化チタンの微粒子を用いることが好ましい。また、散乱粒子としては、フッ素化合物やシリコーン系樹脂を含む有機化合物の微粒子を用いることもできる。市販品としては、例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製のシリコーン樹脂粒子トスパール240等を用いることができる。
各色領域の境界は遮光領域で区分されていればよい。遮光領域はブラックマトリクスとして公知の材料により形成することができ、例えば、カーボンブラックを用いることができる。また、遮光領域は反射性を有していてもよく、クロムやアルミニウム等の金属や、散乱粒子を多量に含有する樹脂、または表面に誘電体多層膜を有する構造等を用いてもよい。
波長変換層の厚みは、各色領域においてバックライトからの光を吸収するために十分な厚みがあればよく、1.0μm~100μmであることが好ましい。また、3.0μm~50μmであることがより好ましい。
(色領域形成用組成物)
波長変換層の各色領域は、色領域形成用組成物から作製することができる。色領域は、色領域形成用組成物の硬化により形成された領域であることが好ましい。色領域形成用組成物は少なくとも蛍光体を含むが、無色領域は蛍光体を含んでいなくてもよい。色領域形成用組成物は、さらに、上記散乱粒子、重合性化合物、重合開始剤、分散剤、その他の添加剤を含んでいてもよい。
波長変換層の各色領域は、色領域形成用組成物から作製することができる。色領域は、色領域形成用組成物の硬化により形成された領域であることが好ましい。色領域形成用組成物は少なくとも蛍光体を含むが、無色領域は蛍光体を含んでいなくてもよい。色領域形成用組成物は、さらに、上記散乱粒子、重合性化合物、重合開始剤、分散剤、その他の添加剤を含んでいてもよい。
(蛍光体)
波長変換層に用いる蛍光体としては、少なくとも、組み合わせて使用するバックライトユニットからの光の波長域に励起波長帯を有する蛍光体が用いられる。色再現性を向上する観点からは、発光半値幅(FWHM)が狭い蛍光体であることが好ましい。発光半値幅は、50nm以下であることが好ましく、40nm以下であることがより好ましい。
波長変換層に用いる蛍光体としては、少なくとも、組み合わせて使用するバックライトユニットからの光の波長域に励起波長帯を有する蛍光体が用いられる。色再現性を向上する観点からは、発光半値幅(FWHM)が狭い蛍光体であることが好ましい。発光半値幅は、50nm以下であることが好ましく、40nm以下であることがより好ましい。
波長変換層に用いる蛍光体としては、量子ドットを用いることが好ましい。量子ドットを用いると、FWHMが狭い発光を得ることができ、色再現性を向上させることができる。また、量子ドットは組成およびサイズにより発光波長の調整が容易であり、色再現性および輝度効率の高い液晶表示装置を得ることができる。さらに、ストークスシフトが大きいため、緑色や赤色に発光させる場合においても、青色光や紫外光で励起することができ、バックライトユニットの設計が容易になる。
量子ドットは、励起光により励起されて蛍光を発光する半導体ナノ粒子である。量子ドットとしては、例えば、コアーシェル型の半導体ナノ粒子が、耐久性を向上する観点から好ましい。コアとしては、II-VI族半導体ナノ粒子、III-V族半導体ナノ粒子、および多元系半導体ナノ粒子等を用いることができる。具体的には、CdSe、CdTe、CdS、ZnS、ZnSe、ZnTe、InP、InAs、InGaP等が挙げられるが、これらに限定されない。中でも、CdSe、CdTe、InP、InGaPが、高効率で可視光を発光する観点から、好ましい。シェルとしては、CdS、ZnS、ZnO、GaAs、およびこれらの複合体を用いることができるが、これらに限定されない。量子ドットの発光波長は、通常、粒子の組成およびサイズにより調整することができる。
また、量子ドットとしては、ペロブスカイト型の量子ドットを用いることもできる。ペロブスカイト型の量子ドットとしては、例えば、CH3NH3PbX3またはCsPbX3(XはCl、I、またはBr)が挙げられる。
量子ドットとしては、球形の粒子のほか、量子ロッドおよびテトラポッド型量子ドットを含む、異形量子ドットを用いることもできる。異形量子ドットは、紫外線波長域または青色光波長域に高い吸光度を有し、バックライト光を高効率で吸収し、発光することができるため、特に好ましい。
量子ドットの表面には、配位性基を有する配位子が配位していてもよい。配位性基としては、アミノ基、カルボキシ基、メルカプト基、ホスフィン基、およびホスフィンオキシド基等を挙げることができる。具体的には、ヘキシルアミン、デシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン、ミリスチルアミン、ラウリルアミン、オレイン酸、メルカプトプロピオン酸、トリオクチルホスフィン、およびトリオクチルホスフィンオキシド等を挙げることができる。なかでも、ヘキサデシルアミン、トリオクチルホスフィン、およびトリオクチルホスフィンオキシドが好ましく、トリオクチルホスフィンオキシドが特に好ましい。
これらの配位子が配位した量子ドットは、公知の合成方法によって作製することができる。例えば、C.B.Murray,D.J.Norris、M.G.Bawendi,Journal Amarican Chemical Society,1993,115(19),pp8706-8715、またはThe Journal Physical Chemistry,101,pp9463-9475,1997に記載された方法によって合成することができる。また、配位子が配位した量子ドットは、市販のものを何ら制限無く用いることができる。例えば、Lumidot(シグマアルドリッチ社製)を挙げることができる。
本発明の波長変換層において、量子ドットの含有量は、色領域形成用組成物に含まれる化合物の全質量に対し0.1~50質量%が好ましく、1.0~30質量%がより好ましい。
(重合性化合物)
色領域形成用組成物に用いる重合性化合物としては、例えば、少なくとも1個のエチレン性不飽和二重結合を有する付加重合性化合物を挙げることができる。具体的には、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも1個、好ましくは2個以上有する化合物が挙げられる。これらは、例えば、モノマー、プレポリマー、即ち2量体、3量体およびオリゴマー、またはそれらの混合物並びにそれらの(共)重合体などの化学的形態のいずれであってもよい。
色領域形成用組成物に用いる重合性化合物としては、例えば、少なくとも1個のエチレン性不飽和二重結合を有する付加重合性化合物を挙げることができる。具体的には、末端エチレン性不飽和結合を少なくとも1個、好ましくは2個以上有する化合物が挙げられる。これらは、例えば、モノマー、プレポリマー、即ち2量体、3量体およびオリゴマー、またはそれらの混合物並びにそれらの(共)重合体などの化学的形態のいずれであってもよい。
モノマーおよびその(共)重合体の例としては、不飽和カルボン酸(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸など)やそのエステル類、アミド類、並びにこれらの(共)重合体が挙げられ、好ましくは、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、および不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド類、並びにこれらの(共)重合体である。
これらの重合性化合物について、その構造、単独使用か併用か、添加量等の使用方法の詳細は、色領域形成用組成物の最終的な性能設計にあわせて任意に設定できる。例えば、感度の観点では、1分子あたりの不飽和基含量が多い構造が好ましく、多くの場合は2官能以上が好ましい。また、着色硬化膜の強度を高める観点では、3官能以上のものがよく、更に、異なる官能数・異なる重合性基(例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン系化合物、ビニルエーテル系化合物)のものを併用することで、感度と強度の両方を調節する方法も有効である。また、色領域形成用組成物に含有される他の成分(例えば、光重合開始剤、蛍光体、バインダーポリマー等)との相溶性、分散性に対しても、重合性化合物の選択・使用法は重要な要因であり、例えば、低純度化合物の使用や2種以上の併用により相溶性を向上させうる。また、支持体などの硬質表面との密着性を向上させる観点で特定の構造を選択することもあり得る。
色領域形成用組成物における重合性化合物の含有量(2種以上の場合は総含有量)としては、特に限定はなく、全固形分質量(溶媒などの揮発後の質量)に対して10質量%~80質量%が好ましく、15質量%~75質量%がより好ましく、20質量%~60質量%が特に好ましい。
(光重合開始剤)
光重合開始剤としては、例えば、ハロメチルオキサジアゾール化合物およびハロメチル-s-トリアジン化合物から選択される少なくとも1つの活性ハロゲン化合物、3-アリール置換クマリン化合物、ロフィン2量体、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物およびその誘導体、シクロペンタジエン-ベンゼン-鉄錯体およびその塩、オキシム系化合物、等が挙げられる。光重合開始剤の具体例については、特開2004-295116号公報の段落0070~0077に記載のものが挙げられる。これらの中でも、重合反応が迅速である点等から、オキシム系化合物が特に好ましい。
光重合開始剤としては、例えば、ハロメチルオキサジアゾール化合物およびハロメチル-s-トリアジン化合物から選択される少なくとも1つの活性ハロゲン化合物、3-アリール置換クマリン化合物、ロフィン2量体、ベンゾフェノン化合物、アセトフェノン化合物およびその誘導体、シクロペンタジエン-ベンゼン-鉄錯体およびその塩、オキシム系化合物、等が挙げられる。光重合開始剤の具体例については、特開2004-295116号公報の段落0070~0077に記載のものが挙げられる。これらの中でも、重合反応が迅速である点等から、オキシム系化合物が特に好ましい。
オキシム系化合物としては、特に限定はなく、例えば、特開2000-80068号公報、WO02/100903A1、特開2001-233842号公報、特開2011-221515号公報等に記載のオキシム系化合物が挙げられる。
なかでも、より少ない露光量で形状(特に、固体撮像素子の場合はパターンの矩形性)の良好なパターンが得られる点で、2-(O-ベンゾイルオキシム)-1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-1,2-オクタンジオン、1-(O-アセチルオキシム)-1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]エタノン等のオキシム-O-アシル系化合物が特に好ましく、具体的には、例えば、CGI-124、CGI-242(以上、BASF社製)等が挙げられる。
また、色領域形成用組成物には、上記光重合開始剤のほかに、特開2004-295116号公報の段落0079に記載の他の公知の光重合開始剤を使用してもよい。
光重合開始剤は、1種単独で或いは2種以上を組み合わせて含有することができる。
色領域形成用組成物の全固形分中における光重合開始剤の含有量(2種以上の場合は総含有量)は、本発明の効果をより効果的に得る観点から、3質量%~20質量%が好ましく、4質量%~19質量%がより好ましく、5質量%~18質量%が特に好ましい。
色領域形成用組成物の全固形分中における光重合開始剤の含有量(2種以上の場合は総含有量)は、本発明の効果をより効果的に得る観点から、3質量%~20質量%が好ましく、4質量%~19質量%がより好ましく、5質量%~18質量%が特に好ましい。
(分散剤)
分散剤は、色領域形成用組成物において蛍光体の分散性を向上させる目的で使用される。分散剤としては、公知の顔料分散剤や界面活性剤を用いることができる。また、蛍光体として量子ドットを用いる場合は、前述の配位子が分散剤を兼ねることもできるし、配位子とは異なる有機化合物を分散剤として併用することもできる。量子ドットの分散剤としては、分子中に非極性部位および極性部位を有する化合物が好ましい。非極性部位としては、飽和炭化水素鎖、芳香族環、および飽和脂肪族環から選択される少なくとも1種であることが好ましく、例えば、ベンゼン環、シクロヘキサン環、アルキル基、またはアルキレン基が好ましい。また、極性部位としては、アンモニウムイオン、酸無水物、ヒドロキシ基、アミノ基、メルカプト基、カルボキシ基、アルデヒド基、ホスフェート基、スルホ基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、アミド結合およびエチレンオキシド鎖から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
分散剤は、色領域形成用組成物において蛍光体の分散性を向上させる目的で使用される。分散剤としては、公知の顔料分散剤や界面活性剤を用いることができる。また、蛍光体として量子ドットを用いる場合は、前述の配位子が分散剤を兼ねることもできるし、配位子とは異なる有機化合物を分散剤として併用することもできる。量子ドットの分散剤としては、分子中に非極性部位および極性部位を有する化合物が好ましい。非極性部位としては、飽和炭化水素鎖、芳香族環、および飽和脂肪族環から選択される少なくとも1種であることが好ましく、例えば、ベンゼン環、シクロヘキサン環、アルキル基、またはアルキレン基が好ましい。また、極性部位としては、アンモニウムイオン、酸無水物、ヒドロキシ基、アミノ基、メルカプト基、カルボキシ基、アルデヒド基、ホスフェート基、スルホ基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、アミド結合およびエチレンオキシド鎖から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
色領域形成用組成物中における分散剤の含有量は、蛍光体の総質量に対して、1質量%~80質量%が好ましく、5質量%~70質量%がより好ましく、10質量%~60質量%が最も好ましい。
(有機溶剤)
有機溶剤は、並存する各成分の溶解性や色領域形成用組成物としたときの塗布性を満足できる連続相をなすものであれば、基本的には特に制限はなく、特に、バインダーの溶解性、塗布性、安全性を考慮して選ばれることが好ましい。
有機溶剤は、並存する各成分の溶解性や色領域形成用組成物としたときの塗布性を満足できる連続相をなすものであれば、基本的には特に制限はなく、特に、バインダーの溶解性、塗布性、安全性を考慮して選ばれることが好ましい。
有機溶剤は、前述の各成分の溶解性、およびアルカリ可溶性バインダーを含む場合はその溶解性、塗布面状の改良などの観点から、2種以上を混合することも好ましい。この場合、特に好ましくは、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-ヘプタノン、シクロヘキサノン、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、およびプロピレングリコールメチルエーテルアセテートから選択される2種以上で構成される混合溶液である。
有機溶剤の色領域形成用組成物中における含有量としては、組成物中の全固形分濃度が10質量%~80質量%になる量が好ましく、15質量%~60質量%になる量がより好ましい。
(他の成分)
色領域形成用組成物は、上述の各成分に加えて、さらにアルカリ可溶性バインダー、架橋剤などの他の成分を含んでいてもよい。さらに必要に応じて、各種添加物、例えば、充填剤、上記以外の高分子化合物、ノニオン系、カチオン系、アニオン系等の界面活性剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤、増感剤、光安定剤、熱重合防止剤等を含んでいてもよい。
これらの成分については特開2011-221515号公報の段落0147~0157の記載を参照できる。
色領域形成用組成物は、上述の各成分に加えて、さらにアルカリ可溶性バインダー、架橋剤などの他の成分を含んでいてもよい。さらに必要に応じて、各種添加物、例えば、充填剤、上記以外の高分子化合物、ノニオン系、カチオン系、アニオン系等の界面活性剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤、増感剤、光安定剤、熱重合防止剤等を含んでいてもよい。
これらの成分については特開2011-221515号公報の段落0147~0157の記載を参照できる。
(波長変換層の作製方法)
波長変換層は、各色領域に応じた色領域作製用組成物を用いて、通常のカラーフィルタ層の作製と同様に作製することができ、染色法、印刷法、着色レジスト法、転写法、インクジェット法、印刷法等を用いることができる。予め遮光領域で区分された基板を用いて各色領域に色領域作製用組成物を適用することも好ましい。波長変換層の作製については、特開2011-221515号公報の段落0367~0383の記載を参照することもできる。
波長変換層は、各色領域に応じた色領域作製用組成物を用いて、通常のカラーフィルタ層の作製と同様に作製することができ、染色法、印刷法、着色レジスト法、転写法、インクジェット法、印刷法等を用いることができる。予め遮光領域で区分された基板を用いて各色領域に色領域作製用組成物を適用することも好ましい。波長変換層の作製については、特開2011-221515号公報の段落0367~0383の記載を参照することもできる。
[波長選択反射層]
本発明の液晶パネルは、波長選択反射層を波長変換層のバックライトユニット側に含んでいればよい。波長選択反射層としては波長変換層の発光領域の発光波長において選択的に反射を示す層を用いればよい。波長変換層のバックライトユニット側に波長選択反射層を含むことにより、本発明の液晶パネルを含む液晶表示装置の輝度を向上させることができる。
本発明の液晶パネルは、波長選択反射層を波長変換層のバックライトユニット側に含んでいればよい。波長選択反射層としては波長変換層の発光領域の発光波長において選択的に反射を示す層を用いればよい。波長変換層のバックライトユニット側に波長選択反射層を含むことにより、本発明の液晶パネルを含む液晶表示装置の輝度を向上させることができる。
通常、波長変換層における蛍光体の発光は略1/2がバックライトユニット側に向かうため、光利用効率は低下する。なお、バックライトユニット側に向かった光はバックライトユニットの反射層等で反射され、フロント側に戻り得るが、効率のよい再利用はできず、混色も生じ得る。波長選択反射層は、波長変換層で光変換された光を効率よく反射してフロント側に向かわせることにより、輝度を向上させることができる。
波長選択反射層としては、例えば、コレステリック液晶硬化層または上述のような誘電体多層膜を用いることができる。波長選択反射層としては、コレステリック液晶硬化層を用いることが好ましい。波長選択反射層として、波長変換層の発光の波長域を選択的に反射するコレステリック液晶硬化層を用いることにより、波長変換層からの光のうち少なくとも1つの偏光状態の光は波長選択反射層で反射されフロント側に向かう。また、他方の偏光状態の光は、波長選択反射層を透過してバックライトユニットへ向かい、バックライトユニットの反射層で複数回反射して偏光状態が変化することにより、波長選択反射層を透過してフロント側に向かう。この結果、光利用効率が向上する。
また、コレステリック液晶硬化層と反射型偏光子との間に1/4波長位相差層等の偏光変換素子を設置することで、コレステリック液晶硬化層で反射されフロント側に向かう光の偏光状態を、反射型偏光子を透過する偏光状態に変換し、光利用効率をさらに向上させることもできる。
波長選択反射層は、波長変換層の各発光領域における発光波長に対応して、異なる波長域を選択的に反射する複数の層が積層されていてもよいし、液晶パネルの各副画素の位置に対応して、異なる波長域を選択的に反射する複数の領域が配列されていてもよい。
例えば、波長変換層が赤色発光領域および緑色発光領域を含む場合、波長選択反射層は、緑色光の波長域(例えば500nm~580nm)に選択反射の中心波長を有する波長選択反射領域と、赤色光の波長域(例えば580nm~700nm)に選択反射の中心波長を有する波長選択反射領域が積層されていてもよいし、緑色光の波長域に選択反射の中心波長を有する波長選択反射領域が緑色の副画素に対応する位置に配置され、赤色光の波長域に選択反射の中心波長を有する波長選択反射領域が赤色の副画素に対応する位置に配置されていてもよい。液晶パネルの各副画素の位置に対応して異なる波長選択反射領域を配列する場合は、波長選択反射層としてコレステリック液晶硬化層を用いることが、製造の容易さの観点で好ましい。
例えば、波長変換層が赤色発光領域および緑色発光領域を含む場合、波長選択反射層は、緑色光の波長域(例えば500nm~580nm)に選択反射の中心波長を有する波長選択反射領域と、赤色光の波長域(例えば580nm~700nm)に選択反射の中心波長を有する波長選択反射領域が積層されていてもよいし、緑色光の波長域に選択反射の中心波長を有する波長選択反射領域が緑色の副画素に対応する位置に配置され、赤色光の波長域に選択反射の中心波長を有する波長選択反射領域が赤色の副画素に対応する位置に配置されていてもよい。液晶パネルの各副画素の位置に対応して異なる波長選択反射領域を配列する場合は、波長選択反射層としてコレステリック液晶硬化層を用いることが、製造の容易さの観点で好ましい。
また、波長選択反射層として誘電体多層膜またはコレステリック液晶硬化層を用いたとき、波長選択反射層に光が斜め方向に入射した場合、正面から入射した場合に比べて選択反射の中心波長が短波長側へシフトする場合がある。したがって、波長選択反射層は、波長変換層の発光波長およびそれよりも長波側に選択反射性を有していることが好ましい。例えば、波長変換層が赤色発光領域および緑色発光領域を含む場合、波長選択反射層は、緑色、黄色、赤色、および赤外領域を含む連続的な波長領域に亘り、波長選択反射性を有することが好ましい。この場合、波長変換層から波長選択反射層へ斜め方向に光が入射し、選択反射の中心波長が短波長側へシフトしても、緑色および赤色をフロント側へ反射させることができる。
一方、バックライト側から波長選択反射層へ入射する光は、波長選択反射層を高い率で透過することが好ましい。しかし、前述のとおり、波長選択反射層に光が斜め方向に入射した場合、選択反射の中心波長が短波長側へシフトし、結果としてバックライトからの光が反射されてしまう場合がある。例えば、バックライトからの発光が青色光であり、波長選択反射層が緑色に選択反射性を有していた場合、バックライトから斜め方向に出射した青色光は、波長選択反射層で反射されてしまう場合がある。波長選択反射層で反射されたバックライト光は、バックライト内で反射されて再び波長選択反射層へと入射し、再利用されうるが、輝度をより向上させる観点からは、バックライトから波長選択反射層へ斜め方向に入射した光に対する、選択波長の短波長側へのシフトを低減することが好ましい。これを実現する方法としては、プリズムシートやレンズシートを用いてバックライトからの光を集光し、斜め方向に伝搬する光の量を低減する方法や、波長選択反射層のバックライト側の表面に波長と同程度または波長よりも小さな周期の周期構造を設け、回折効果により選択波長の入射角依存性を低減する方法がある。
また、本発明の液晶パネルは、追加の波長選択反射層を波長変換層のフロント側に含んでいてもよい。この場合、追加の波長選択反射層は、バックライトユニットから入射する光の波長域において選択反射性を有し、かつ、反射型偏光子と波長変換層の間に設置されることが好ましい。このようにすることで、バックライトユニットから波長変換層へ入射したものの、波長変換層で吸収されずに透過した光の一部を、再び波長変換層に向かって反射させ、波長変換層における光の吸収率を高めることができる。これにより、波長変換層の発光の強度を高めることができ、また、波長変換層に用いる量子ドット等の蛍光体の使用量や、波長変換層の厚みを低減しても、同等の輝度を与えることができる。
追加の波長選択反射層としては、上述した波長選択反射層と同一の部材を、選択反射の中心波長を調整して使用することができる。
追加の波長選択反射層としては、上述した波長選択反射層と同一の部材を、選択反射の中心波長を調整して使用することができる。
[コレステリック液晶硬化層]
上記のように、波長選択反射層として、または、反射型偏光子を構成する部材として、コレステリック液晶硬化層を用いることができる。本明細書において、コレステリック液晶硬化層は、コレステリック液晶相を固定した層を意味する。コレステリック液晶相は、特定の波長域において右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に反射するとともに、他方の円偏光を透過する円偏光選択反射を示すことが知られている。本明細書において、円偏光選択反射を単に選択反射ということもある。
上記のように、波長選択反射層として、または、反射型偏光子を構成する部材として、コレステリック液晶硬化層を用いることができる。本明細書において、コレステリック液晶硬化層は、コレステリック液晶相を固定した層を意味する。コレステリック液晶相は、特定の波長域において右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に反射するとともに、他方の円偏光を透過する円偏光選択反射を示すことが知られている。本明細書において、円偏光選択反射を単に選択反射ということもある。
コレステリック液晶硬化層は、コレステリック液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている層であればよく、典型的には、重合性液晶化合物をコレステリック液晶相の配向状態としたうえで、紫外線照射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い層を形成して、外場や外力によって配向形態に変化を生じさせることのない状態にした層であればよい。なお、コレステリック液晶硬化層においては、コレステリック液晶相の光学的性質が層中において保持されていれば十分であり、層中の液晶化合物はもはや液晶性を示していなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、もはや液晶性を失っていてもよい。
コレステリック液晶硬化層は、コレステリック液晶相の螺旋周期に基づく反射中心波長λを有する選択反射を示す。コレステリック液晶相を固定してなる光反射層は選択反射を示す波長域において、右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に反射させ、他方の円偏光を透過させる。反射中心波長λは、コレステリック液晶相における螺旋構造のピッチP(螺旋の周期)に依存し、コレステリック液晶硬化層の平均屈折率nとλ=n×Pの関係に従う。
上記式から分かるように、螺旋構造のピッチを調節することによって、選択反射の中心波長を調整できる。必要とされる選択反射の波長において右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に反射するようにn値とP値を調節して、中心波長λを調節することができる。
コレステリック液晶硬化層は、重合性液晶組成物の硬化により形成することができる。重合性液晶組成物は、液晶化合物を含む。液晶化合物は棒状液晶化合物であっても円盤状液晶化合物であってもよく、重合性液晶化合物であることが好ましい。液晶化合物としては低分子だけではなく、高分子も用いることができる。重合性液晶組成物は、キラル剤、配向制御剤、重合開始剤、架橋剤などのその他の成分を含有していてもよい。コレステリック液晶硬化層は、重合性液晶組成物を、支持体、配向層などの他の層に塗布後、塗布膜を硬化して得ることができる。
重合性液晶組成物中の各成分、およびコレステリック液晶硬化層の製造方法については、従来技術を参考にすることができ、例えば、特開2015-194675号公報の段落0052~0084、特開2016-16538号公報の段落0031~0057を参照できる。
重合性液晶組成物中の各成分、およびコレステリック液晶硬化層の製造方法については、従来技術を参考にすることができ、例えば、特開2015-194675号公報の段落0052~0084、特開2016-16538号公報の段落0031~0057を参照できる。
[1/4波長位相差層]
上述のように、反射型偏光子を構成する部材として、または、波長選択反射層と組み合わせて用いられる部材として、本発明の液晶パネルは1/4波長位相差層を含んでいてもよい。1/4波長位相差層としては、特に制限はなく、例えば、石英板、延伸されたポリカーボネートフィルム、延伸されたノルボルネン系ポリマーフィルム、炭酸ストロンチウムのような複屈折を示す無機粒子を含有して配向させた透明フィルム、支持体上に無機誘電体を斜め蒸着した薄膜、または重合性液晶化合物、高分子液晶化合物を配列させて固定して形成したものなどを用いることができる。1/4波長位相差層としては、市販品を用いることもでき、市販品としては、例えば商品名:ピュアエース(登録商標)WR(帝人株式会社製、ポリカーボネートフィルム)などが挙げられる。
上述のように、反射型偏光子を構成する部材として、または、波長選択反射層と組み合わせて用いられる部材として、本発明の液晶パネルは1/4波長位相差層を含んでいてもよい。1/4波長位相差層としては、特に制限はなく、例えば、石英板、延伸されたポリカーボネートフィルム、延伸されたノルボルネン系ポリマーフィルム、炭酸ストロンチウムのような複屈折を示す無機粒子を含有して配向させた透明フィルム、支持体上に無機誘電体を斜め蒸着した薄膜、または重合性液晶化合物、高分子液晶化合物を配列させて固定して形成したものなどを用いることができる。1/4波長位相差層としては、市販品を用いることもでき、市販品としては、例えば商品名:ピュアエース(登録商標)WR(帝人株式会社製、ポリカーボネートフィルム)などが挙げられる。
[カラーフィルタ層]
本発明の液晶パネルは、波長変換層で吸収されなかったバックライトユニットからの光を吸収して色再現性を向上させるために、波長変換層よりも視認側に、カラーフィルタ層を有していてもよい。カラーフィルタ層は液晶層のフロント側に配置されていてもよく、リア側に配置されていてもよい。
本発明の液晶パネルは、波長変換層で吸収されなかったバックライトユニットからの光を吸収して色再現性を向上させるために、波長変換層よりも視認側に、カラーフィルタ層を有していてもよい。カラーフィルタ層は液晶層のフロント側に配置されていてもよく、リア側に配置されていてもよい。
カラーフィルタ層は、波長変換層の各色領域に対応して、吸収する光の波長が異なるカラーフィルタが配置された層であればよい。カラーフィルタの境界はブラックマトリクスなどの濃色離画壁で区分されていればよい。また、光源からの発光波長の光をそのまま透過させる領域にはカラーフィルタを配置しなくてもよい。
各カラーフィルタは対応する色領域の発光波長の光を吸収せず、かつ、バックライトユニットの光源が発光する波長の光を必要に応じて吸収することが好ましい。例えば、バックライトユニットの光源として青色光源を用いる場合、光源からの青色光をそのまま透過させる領域にはカラーフィルタを配置せず、青色光を赤色光または緑色光にそれぞれ変換する領域においては、それぞれ赤色または緑色のカラーフィルタを配置するかまたはいずれにも黄色カラーフィルタを配置すればよい。
カラーフィルタは、顔料を色材に用いたものと染料を色材に用いたものがあるが、本発明においては、いずれを用いてもよい。
顔料や染料としては、例えば、特開2009-139616号公報中に記載されているものが挙げられる。
また、カラーフィルタまたはカラーフィルタ層の作製方法としては、例えば、染色法、印刷法、着色レジスト法、転写法、インクジェット法、印刷法等が挙げられる。
顔料や染料としては、例えば、特開2009-139616号公報中に記載されているものが挙げられる。
また、カラーフィルタまたはカラーフィルタ層の作製方法としては、例えば、染色法、印刷法、着色レジスト法、転写法、インクジェット法、印刷法等が挙げられる。
[接着層]
本発明の液晶パネルおよび液晶表示装置は、各層の接着のための接着層を含んでいてもよい。接着層形成に用いられる接着剤としては硬化方式の観点からホットメルトタイプ、熱硬化タイプ、光硬化タイプ、反応硬化タイプ、硬化の不要な感圧接着タイプがあり、それぞれ素材としてアクリレート系、ウレタン系、ウレタンアクリレート系、エポキシ系、エポキシアクリレート系、ポリオレフィン系、変性オレフィン系、ポリプロピレン系、エチレンビニルアルコール系、塩化ビニル系、クロロプレンゴム系、シアノアクリレート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリスチレン系、ポリビニルブチラール系などの化合物を使用することができる。作業性、生産性の観点から、硬化方式として光硬化タイプ、特に紫外線硬化タイプが好ましく、光学的な透明性、耐熱性の観点から、素材はアクリレート系、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系などを使用することが好ましい。
本発明の液晶パネルおよび液晶表示装置は、各層の接着のための接着層を含んでいてもよい。接着層形成に用いられる接着剤としては硬化方式の観点からホットメルトタイプ、熱硬化タイプ、光硬化タイプ、反応硬化タイプ、硬化の不要な感圧接着タイプがあり、それぞれ素材としてアクリレート系、ウレタン系、ウレタンアクリレート系、エポキシ系、エポキシアクリレート系、ポリオレフィン系、変性オレフィン系、ポリプロピレン系、エチレンビニルアルコール系、塩化ビニル系、クロロプレンゴム系、シアノアクリレート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリスチレン系、ポリビニルブチラール系などの化合物を使用することができる。作業性、生産性の観点から、硬化方式として光硬化タイプ、特に紫外線硬化タイプが好ましく、光学的な透明性、耐熱性の観点から、素材はアクリレート系、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系などを使用することが好ましい。
接着層は、高透明性接着剤転写テープ(OCAテープ)であってもよい。高透明性接着剤転写テープとしては、画像表示装置用の市販品、特に画像表示装置の画像表示部表面用の市販品を用いればよい。市販品の例としては、パナック株式会社製の粘着シート(PD-S1など)、日栄化工株式会社のMHMシリーズの粘着シートなどが挙げられる。
接着層の厚みは、0.1μm~10μmであることが好ましく、0.5μm~5.0μmであることがより好ましい。
<液晶表示装置>
本発明の液晶パネルは液晶表示装置の構成要素として用いることができる。液晶表示装置において、液晶パネルはバックライトユニットと組み合わせて用いられる。
本発明の液晶パネルは液晶表示装置の構成要素として用いることができる。液晶表示装置において、液晶パネルはバックライトユニットと組み合わせて用いられる。
[バックライトユニット]
バックライトユニットは少なくとも光源を含む。光源は、非白色光源であることが好ましい。非白色光源は、出射される光が非白色光となる光源(例えば、LED、有機EL、レーザーダイオードなど)であれば特に限定されない。
非白色光源から出射される非白色光としては、具体的には、例えば、青色光、赤色光および緑色光のいずれかからなる単色光、近紫外光、紫外線、赤外線等が挙げられる。
これらのうち、紫外光、近紫外光、または青色光のいずれかからなる単色光であるのが好ましく、中でも、エネルギーが高く、後述する光変換層における波長の変換が容易となる観点から、青色光である光源がより好ましい。具体的には発光中心波長が440~470nmの波長域にあることが好ましい。
バックライトユニットは少なくとも光源を含む。光源は、非白色光源であることが好ましい。非白色光源は、出射される光が非白色光となる光源(例えば、LED、有機EL、レーザーダイオードなど)であれば特に限定されない。
非白色光源から出射される非白色光としては、具体的には、例えば、青色光、赤色光および緑色光のいずれかからなる単色光、近紫外光、紫外線、赤外線等が挙げられる。
これらのうち、紫外光、近紫外光、または青色光のいずれかからなる単色光であるのが好ましく、中でも、エネルギーが高く、後述する光変換層における波長の変換が容易となる観点から、青色光である光源がより好ましい。具体的には発光中心波長が440~470nmの波長域にあることが好ましい。
青色光源は半値幅が40nm以下である発光強度のピークを有することが好ましく、半値幅が30nm以下である発光強度のピークを有することがより好ましい。
バックライトユニットは、光源の後部に、この光源から発光された光等を反射する反射部材を含むことも好ましい。バックライトユニットが反射部材を含むことにより、上述の反射型偏光子に基づく輝度向上の効果を得ることができる。反射部材としては特に制限は無く、誘電体多層膜や、白色PET(ポリエチレンテレフタレート)シート等を用いることができる。
バックライトユニットは、その他、公知の拡散板や拡散シート、プリズムシート(例えば、BEFなど)、レンズシート、導光器を備えていることも好ましい。特に、前述したように、バックライトから波長選択反射層へ斜めに入射し、波長選択反射層の短波シフトによって反射されてしまう光を減らすために、プリズムシートやレンズシートを用いて光を集光させることが好ましい。
バックライトユニットの構成としては、導光板や反射部材などを構成部材とするエッジライト方式であっても、直下型方式であってもよい。
バックライトユニットの構成としては、導光板や反射部材などを構成部材とするエッジライト方式であっても、直下型方式であってもよい。
バックライトユニットを構成する部材としては、例えば、「液晶表示装置構成材料の最新技術、飯村靖文 監修、シーエムシー出版」の第3章や、「液晶表示装置用バックライト技術、カランタル カリル 監修、シーエムシー出版」等に記載された部材を用いることができる。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の実施例に限定されるものではない。
<実施例1の液晶表示装置の作製>
(1)フロント側基板の作製
厚み500μmのコーニング社製無アルカリガラス「イーグルXG」の表面にポリイミド膜を設け、ラビング処理を行ない、配向膜を形成した。
(2)第1のリア側基板の作製
厚み500μmのコーニング社製無アルカリガラス「イーグルXG」の表面に、隣接する電極間の距離が20μmとなるように、櫛型電極を配設し、その上にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行なった。これを第1のリア側基板とした。
(1)フロント側基板の作製
厚み500μmのコーニング社製無アルカリガラス「イーグルXG」の表面にポリイミド膜を設け、ラビング処理を行ない、配向膜を形成した。
(2)第1のリア側基板の作製
厚み500μmのコーニング社製無アルカリガラス「イーグルXG」の表面に、隣接する電極間の距離が20μmとなるように、櫛型電極を配設し、その上にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行なった。これを第1のリア側基板とした。
(3)液晶セルの作製
上記で作製したフロント側基板およびリア側基板を、配向膜同士が対向し、かつ基板の間隔(ギャップ)が3.9μmとなるように、二枚のガラス基板のラビング方向を平行にして重ねあわせ、屈折率異方性(Δn)が0.0769、および誘電率異方性(Δε)が正の4.5であるネマティック液晶組成物ZLI-4792(メルク社製)を封入し、周辺部を協立化学産業株式会社製のシール剤WORLD ROCK700シリーズを用いて貼り合わせて、液晶層を設けた。液晶層のd・Δnの値は、300nmであった。
(4)偏光板の貼合
フロント側偏光板として、日東電工株式会社製偏光板「NPF-F1205DU」を使用した。また、リア側偏光板を兼ねる反射型偏光子として、吸収型偏光子と反射型偏光子とが積層された日東電工株式会社製APCF付偏光板を使用した。これら偏光板を、互いの透過軸が直交方向となるように、フロント側基板およびリア側基板の表面に貼合した。APCF付偏光板は、吸収型偏光子が視認側にくるように貼合した。
上記で作製したフロント側基板およびリア側基板を、配向膜同士が対向し、かつ基板の間隔(ギャップ)が3.9μmとなるように、二枚のガラス基板のラビング方向を平行にして重ねあわせ、屈折率異方性(Δn)が0.0769、および誘電率異方性(Δε)が正の4.5であるネマティック液晶組成物ZLI-4792(メルク社製)を封入し、周辺部を協立化学産業株式会社製のシール剤WORLD ROCK700シリーズを用いて貼り合わせて、液晶層を設けた。液晶層のd・Δnの値は、300nmであった。
(4)偏光板の貼合
フロント側偏光板として、日東電工株式会社製偏光板「NPF-F1205DU」を使用した。また、リア側偏光板を兼ねる反射型偏光子として、吸収型偏光子と反射型偏光子とが積層された日東電工株式会社製APCF付偏光板を使用した。これら偏光板を、互いの透過軸が直交方向となるように、フロント側基板およびリア側基板の表面に貼合した。APCF付偏光板は、吸収型偏光子が視認側にくるように貼合した。
(5)第2のリア側基板、波長変換層、および波長選択反射層の積層体の作製
[量子ドットの作製]
C. B. Murray, M. G. Bawendi et al., J. Am. Chem. Soc., 115, 8706 (1993)を参照し、緑色量子ドットを10質量%含有するトルエン分散液、および、赤色量子ドットを10質量%含有するトルエン分散液を作製した。
作製した緑色量子ドットは、発光中心波長が536nmであった。また、赤色量子ドットは、発光中心波長が635nmであった。
これらの量子ドット分散液を用い、下記表1の組成となるように作製した。量子ドット分散液として赤色量子ドット分散液を用いたものを、色領域形成用組成物R1とした。緑色量子ドット分散液を用いたものを、色領域形成用組成物G1とした。また、下記の組成物のうち、量子ドット分散液を含まない色領域形成用組成物T1を作製した。
[量子ドットの作製]
C. B. Murray, M. G. Bawendi et al., J. Am. Chem. Soc., 115, 8706 (1993)を参照し、緑色量子ドットを10質量%含有するトルエン分散液、および、赤色量子ドットを10質量%含有するトルエン分散液を作製した。
作製した緑色量子ドットは、発光中心波長が536nmであった。また、赤色量子ドットは、発光中心波長が635nmであった。
これらの量子ドット分散液を用い、下記表1の組成となるように作製した。量子ドット分散液として赤色量子ドット分散液を用いたものを、色領域形成用組成物R1とした。緑色量子ドット分散液を用いたものを、色領域形成用組成物G1とした。また、下記の組成物のうち、量子ドット分散液を含まない色領域形成用組成物T1を作製した。
[遮光領域の作製]
厚み500μmのコーニング社製無アルカリガラス「イーグルXG」を第2のリア側基板とした。この表面に、特開2014-232172号公報の段落0082~0085に記載の方法に従って、ブラックマトリクスを形成し、遮光領域とした。ブラックマトリクスにより、1辺600μmの正方形の画素を形成し、各画素は、それぞれ1/3ずつの領域を有する副画素に分割した。
厚み500μmのコーニング社製無アルカリガラス「イーグルXG」を第2のリア側基板とした。この表面に、特開2014-232172号公報の段落0082~0085に記載の方法に従って、ブラックマトリクスを形成し、遮光領域とした。ブラックマトリクスにより、1辺600μmの正方形の画素を形成し、各画素は、それぞれ1/3ずつの領域を有する副画素に分割した。
[波長変換層の形成]
遮光領域を形成したガラス基板の表面に、色領域形成用組成物R1をスピンコーティング法で塗布し、加熱板上で100℃の温度で3分間加熱し、薄膜を形成した。得られた薄膜の上に、ブラックマトリクスで区切られた各画素における副画素のうち、1/3に対応する位置に開口部を有するフォトマスクを設置し、ウシオ電機株式会社製の超高圧水銀ランプ(商品名USH-250D)を利用して大気雰囲気の下に200mJ/cm2の露光量(365nm)で紫外線照射した。次に、pH10.5のKOH水溶液現像溶液に80秒間浸漬して現像し、蒸留水を使用して洗浄した後、150℃の加熱オーブンで10分間加熱し、赤色発光領域を形成した。色領域形成用組成物R1の代わりに、色領域形成用組成物G1および、色領域形成用組成物T1を用いて同様の工程を繰り返し、緑色発光領域、および無色領域を形成し、波長変換層を得た。得られた波長変換層の厚さは、30μmであった。
遮光領域を形成したガラス基板の表面に、色領域形成用組成物R1をスピンコーティング法で塗布し、加熱板上で100℃の温度で3分間加熱し、薄膜を形成した。得られた薄膜の上に、ブラックマトリクスで区切られた各画素における副画素のうち、1/3に対応する位置に開口部を有するフォトマスクを設置し、ウシオ電機株式会社製の超高圧水銀ランプ(商品名USH-250D)を利用して大気雰囲気の下に200mJ/cm2の露光量(365nm)で紫外線照射した。次に、pH10.5のKOH水溶液現像溶液に80秒間浸漬して現像し、蒸留水を使用して洗浄した後、150℃の加熱オーブンで10分間加熱し、赤色発光領域を形成した。色領域形成用組成物R1の代わりに、色領域形成用組成物G1および、色領域形成用組成物T1を用いて同様の工程を繰り返し、緑色発光領域、および無色領域を形成し、波長変換層を得た。得られた波長変換層の厚さは、30μmであった。
[波長選択反射層の形成]
ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡株式会社製コスモシャインA4300)の表面に、富士フイルム研究報告 No.50(2005年)pp.60-63を参考に、用いたキラル剤の添加量を変更して、コレステリック液晶相を固定してなる第1の波長選択反射層を塗布により形成した。また、その表面に、同様にしてキラル剤の添加量を変更して、コレステリック液晶相を固定してなる第2の波長選択反射層を塗布により形成し、波長選択反射層付きフィルムを得た。
ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡株式会社製コスモシャインA4300)の表面に、富士フイルム研究報告 No.50(2005年)pp.60-63を参考に、用いたキラル剤の添加量を変更して、コレステリック液晶相を固定してなる第1の波長選択反射層を塗布により形成した。また、その表面に、同様にしてキラル剤の添加量を変更して、コレステリック液晶相を固定してなる第2の波長選択反射層を塗布により形成し、波長選択反射層付きフィルムを得た。
得られたフィルムの第1の波長選択反射層の最大反射率のピークの反射中心波長は630nm、半値幅は60nm、膜厚は3.0μmであった。また、得られた第2の波長選択反射層の最大反射率のピークの反射中心波長は540nm、半値幅は50nm、膜厚は3.0μmであった。
上記第2のリア側基板の波長変換層とは反対の面に、第2の波長選択反射層が第2のリア側基板側となるように、綜研化学株式会社製粘着剤SKダインを用いて貼合し、波長変換層、第2のリア側基板、および波長選択反射層の積層体を作製した。
上記第2のリア側基板の波長変換層とは反対の面に、第2の波長選択反射層が第2のリア側基板側となるように、綜研化学株式会社製粘着剤SKダインを用いて貼合し、波長変換層、第2のリア側基板、および波長選択反射層の積層体を作製した。
(6)液晶パネルの作製
上記反射型偏光子の表面に、上記積層体の波長変換層側を、積水化学工業株式会社製UV硬化型接着剤フォトレックAを用いて貼合し、図1(a)の構成を有する液晶パネルとした。
(7)液晶表示装置の作製
青色光を発光するバックライトユニットとして、Amazon社製タブレットKindle fire HDX 7を分解し、バックライトユニットを取り出して使用した。バックライトの発光中心波長は448nmであった。バックライトユニットの上に作製した液晶パネルを設置し、実施例1の液晶表示装置とした。
上記反射型偏光子の表面に、上記積層体の波長変換層側を、積水化学工業株式会社製UV硬化型接着剤フォトレックAを用いて貼合し、図1(a)の構成を有する液晶パネルとした。
(7)液晶表示装置の作製
青色光を発光するバックライトユニットとして、Amazon社製タブレットKindle fire HDX 7を分解し、バックライトユニットを取り出して使用した。バックライトの発光中心波長は448nmであった。バックライトユニットの上に作製した液晶パネルを設置し、実施例1の液晶表示装置とした。
<実施例2の液晶表示装置の作製>
実施例1における、第1のリア側基板と同様に、実施例2におけるリア側基板を作製した。この基板の配向膜を設けた面とは反対側の表面に、特表2012-523582号公報の段落0053~0058に記載の方法でワイヤグリッド偏光子を作製した。作製したワイヤグリッド偏光子の表面にプラズマCVD法にて窒化シリコン薄膜を形成した。さらにその上に、実施例1と同様にして、波長変換層を形成し、第1のリア側基板、ワイヤグリッド偏光子、および波長変換層がこの順に配置された積層体を得た。この積層体および実施例1と同じフロント側基板を用いて実施例1と同様に液晶セルを作製し、フロント側に実施例1と同じフロント側偏光板を貼合し、リア側に実施例1と同様にして作製した波長選択反射層付きフィルムを綜研化学株式会社製粘着剤SKダインにより貼合して、実施例1と同様の手順で液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
実施例1における、第1のリア側基板と同様に、実施例2におけるリア側基板を作製した。この基板の配向膜を設けた面とは反対側の表面に、特表2012-523582号公報の段落0053~0058に記載の方法でワイヤグリッド偏光子を作製した。作製したワイヤグリッド偏光子の表面にプラズマCVD法にて窒化シリコン薄膜を形成した。さらにその上に、実施例1と同様にして、波長変換層を形成し、第1のリア側基板、ワイヤグリッド偏光子、および波長変換層がこの順に配置された積層体を得た。この積層体および実施例1と同じフロント側基板を用いて実施例1と同様に液晶セルを作製し、フロント側に実施例1と同じフロント側偏光板を貼合し、リア側に実施例1と同様にして作製した波長選択反射層付きフィルムを綜研化学株式会社製粘着剤SKダインにより貼合して、実施例1と同様の手順で液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
<実施例3の液晶表示装置の作製>
リア側基板である厚み500μmのコーニング社製無アルカリガラス「イーグルXG」の一方の表面に、実施例1と同様の方法で波長変換層を形成し、形成した波長変換層の上にさらに、実施例2と同様の方法でワイヤグリッド偏光子を形成し、リア側基板、波長変換層、およびワイヤグリッド偏光子がこの順に配置された積層体を得た。
続いて、ワイヤグリッド偏光子の表面に、プラズマCVD法にて窒化シリコン薄膜を形成した。さらに、窒化シリコン薄膜の表面に、隣接する電極間の距離が20μmとなるように、櫛型電極を配設し、その上にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行なった。得られた積層体と実施例1と同じフロント側基板を用いて実施例1と同様に液晶セルを作製した。この際、積層体のラビング処理面がフロント側に対面するようにした。液晶セル作製後、フロント側に実施例1と同じフロント側偏光板を貼合し、リア側に実施例1と同様にして作製した波長選択反射層付きフィルムを綜研化学株式会社製粘着剤SKダインを用いて貼合して、実施例1と同様の手順で液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
リア側基板である厚み500μmのコーニング社製無アルカリガラス「イーグルXG」の一方の表面に、実施例1と同様の方法で波長変換層を形成し、形成した波長変換層の上にさらに、実施例2と同様の方法でワイヤグリッド偏光子を形成し、リア側基板、波長変換層、およびワイヤグリッド偏光子がこの順に配置された積層体を得た。
続いて、ワイヤグリッド偏光子の表面に、プラズマCVD法にて窒化シリコン薄膜を形成した。さらに、窒化シリコン薄膜の表面に、隣接する電極間の距離が20μmとなるように、櫛型電極を配設し、その上にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行なった。得られた積層体と実施例1と同じフロント側基板を用いて実施例1と同様に液晶セルを作製した。この際、積層体のラビング処理面がフロント側に対面するようにした。液晶セル作製後、フロント側に実施例1と同じフロント側偏光板を貼合し、リア側に実施例1と同様にして作製した波長選択反射層付きフィルムを綜研化学株式会社製粘着剤SKダインを用いて貼合して、実施例1と同様の手順で液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
<実施例4の液晶表示装置の作製>
実施例3において、波長変換層作製の際に用いられる色領域形成用組成物G1および色領域形成用組成物R1を、それぞれ以下の色領域形成用組成物G2および色領域形成用組成物R2に変更した以外は、実施例3と同様の手順で図1(c)の構成を有する液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
実施例3において、波長変換層作製の際に用いられる色領域形成用組成物G1および色領域形成用組成物R1を、それぞれ以下の色領域形成用組成物G2および色領域形成用組成物R2に変更した以外は、実施例3と同様の手順で図1(c)の構成を有する液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
D. V. Talapin, A. P. Alivisatos et al., Nano Lett. 7, No.10, 2951-2959(2007)を参照し、それ以外は量子ドット分散液と同様に、緑色のテトラポッド型量子ドットを10質量%含有するトルエン分散液、および、赤色のテトラポッド型量子ドットを10質量%含有するトルエン分散液を作製した。
作製したテトラポッド型量子ドットは、緑色の発光中心波長が535nmであった。また、赤色の発光中心波長が634nmであった。これらの緑色および赤色のテトラポッド型量子ドット分散液をそれぞれ量子ドット分散液として用いた表1の組成で、色領域形成用組成物G2および色領域形成用組成物R2を作製した。
作製したテトラポッド型量子ドットは、緑色の発光中心波長が535nmであった。また、赤色の発光中心波長が634nmであった。これらの緑色および赤色のテトラポッド型量子ドット分散液をそれぞれ量子ドット分散液として用いた表1の組成で、色領域形成用組成物G2および色領域形成用組成物R2を作製した。
<実施例5の液晶表示装置の作製>
フロント側基板およびリア側基板として、厚み50μmの日本電気硝子株式会社製超薄板ガラス「G-Leaf」を用いた以外は、実施例2と同様の手順で図1(b)の構成を有する液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
フロント側基板およびリア側基板として、厚み50μmの日本電気硝子株式会社製超薄板ガラス「G-Leaf」を用いた以外は、実施例2と同様の手順で図1(b)の構成を有する液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
<実施例6の液晶表示装置の作製>
厚み50μmの日本電気硝子株式会社製超薄板ガラス「G-Leaf」の表面に、特開2014-232172号公報を参照して、カラーフィルタ層を作製した。具体的には、ブラックマトリクス、緑色フィルタ、赤色フィルタ、および無色フィルタを、波長変換層における遮光領域、緑色発光領域、赤色発光領域、および無色領域に対応するように含むカラーフィルタ層を作製した。その上にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行なった。これをフロント側基板の代わりに用いた以外は実施例5と同様の手順で図1(d)の構成を有する液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
厚み50μmの日本電気硝子株式会社製超薄板ガラス「G-Leaf」の表面に、特開2014-232172号公報を参照して、カラーフィルタ層を作製した。具体的には、ブラックマトリクス、緑色フィルタ、赤色フィルタ、および無色フィルタを、波長変換層における遮光領域、緑色発光領域、赤色発光領域、および無色領域に対応するように含むカラーフィルタ層を作製した。その上にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行なった。これをフロント側基板の代わりに用いた以外は実施例5と同様の手順で図1(d)の構成を有する液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
<実施例7の液晶表示装置の作製>
実施例6において、カラーフィルタ層の緑色フィルタおよび赤色フィルタの部分を全て黄色とした以外は、実施例6と同様の手順で図1(d)の構成(ただし、カラーフィルタ層の構成が異なる)を有する液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
実施例6において、カラーフィルタ層の緑色フィルタおよび赤色フィルタの部分を全て黄色とした以外は、実施例6と同様の手順で図1(d)の構成(ただし、カラーフィルタ層の構成が異なる)を有する液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
<実施例8の液晶表示装置の作製>
実施例6と同様にして作製した液晶セルのフロント側にフロント側偏光板を貼合し、リア側にポリカーボネート1/4波長位相差フィルム(商品面ピュアエースWR W-142、帝人株式会社製)、および実施例1と同様にして作製した波長選択反射層付きフィルムを綜研化学株式会社製粘着剤SKダインを用いて貼合し、実施例6と同様の手順で図1(e)の構成を有する液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
実施例6と同様にして作製した液晶セルのフロント側にフロント側偏光板を貼合し、リア側にポリカーボネート1/4波長位相差フィルム(商品面ピュアエースWR W-142、帝人株式会社製)、および実施例1と同様にして作製した波長選択反射層付きフィルムを綜研化学株式会社製粘着剤SKダインを用いて貼合し、実施例6と同様の手順で図1(e)の構成を有する液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
<比較例1の液晶表示装置>
比較例1の液晶表示装置として、Apple社製タブレットiPad Air(登録商標)を使用した。
<比較例2の液晶表示装置の作製>
リア側偏光板として、反射型偏光子が積層されていない日東電工株式会社製偏光板「NPF-F1205DU」を使用し、波長選択反射層を設置しなかった以外は実施例1と同様の手順で、液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
比較例1の液晶表示装置として、Apple社製タブレットiPad Air(登録商標)を使用した。
<比較例2の液晶表示装置の作製>
リア側偏光板として、反射型偏光子が積層されていない日東電工株式会社製偏光板「NPF-F1205DU」を使用し、波長選択反射層を設置しなかった以外は実施例1と同様の手順で、液晶パネルおよび液晶表示装置を得た。
<比較例3の液晶表示装置の作製>
リア側偏光板として日東電工株式会社製APCF付偏光板の代わりに日東電工株式会社製偏光板「NPF-F1205DU」を用いた以外は実施例1の(1)~(4)と同じ工程を行なって、液晶セルを得た。別に、実施例6と同様にして、厚み500μmのコーニング社製無アルカリガラス「イーグルXG」の表面に、カラーフィルタ層、次いで、波長変換層を形成した。得られた積層体を波長変換層がフロント側偏光板に接するように、積水化学工業株式会社製UV硬化型接着剤フォトレックAを用いて上記液晶セルに貼合して、液晶パネルを作製した。実施例1と同様のバックライトユニットに組み合わせて液晶表示装置を得た。
リア側偏光板として日東電工株式会社製APCF付偏光板の代わりに日東電工株式会社製偏光板「NPF-F1205DU」を用いた以外は実施例1の(1)~(4)と同じ工程を行なって、液晶セルを得た。別に、実施例6と同様にして、厚み500μmのコーニング社製無アルカリガラス「イーグルXG」の表面に、カラーフィルタ層、次いで、波長変換層を形成した。得られた積層体を波長変換層がフロント側偏光板に接するように、積水化学工業株式会社製UV硬化型接着剤フォトレックAを用いて上記液晶セルに貼合して、液晶パネルを作製した。実施例1と同様のバックライトユニットに組み合わせて液晶表示装置を得た。
<実施例1~8および比較例1~3の液晶表示装置の評価>
得られた実施例1~8および比較例1~3の液晶パネルにおける層の積層順、各層の厚み、組み合わせたバックライトユニットの発色、および液晶表示装置を構成したときの評価について表2にまとめた。
評価は以下のように行なった。
得られた実施例1~8および比較例1~3の液晶パネルにおける層の積層順、各層の厚み、組み合わせたバックライトユニットの発色、および液晶表示装置を構成したときの評価について表2にまとめた。
評価は以下のように行なった。
[輝度の測定]
作製した液晶表示装置を点灯させ、全面が白表示になるようにし、表示面に対して垂直方向520mmの位置に設置した分光放射計(商品名「SR3」、株式会社トプコンテクノハウス社製)にて輝度を測定した。
(評価基準)
A:輝度が1000nit以上である。
B:輝度が1000nit未満750nit以上である。
C:輝度が750nit未満500nit以上である。
D:輝度が500nit未満である。
作製した液晶表示装置を点灯させ、全面が白表示になるようにし、表示面に対して垂直方向520mmの位置に設置した分光放射計(商品名「SR3」、株式会社トプコンテクノハウス社製)にて輝度を測定した。
(評価基準)
A:輝度が1000nit以上である。
B:輝度が1000nit未満750nit以上である。
C:輝度が750nit未満500nit以上である。
D:輝度が500nit未満である。
[色再現性の評価]
作製した液晶表示装置で赤、緑、青を全画面表示させ、それぞれの色度を、表示面に対して垂直方向520mmの位置に設置した分光放射計(商品名「SR3」、株式会社トプコンテクノハウス社製)にて測定した。測定された赤、緑、青の色度点をCIE表色系xy色度図上で結んで作られる三角形が、DCI-P3規格の3原色点を結んで作られる三角形と重なる部分の面積を求め、DCI-P3規格の3原色点を結んで作られる三角形の面積で除して、DCI-P3規格に対するカバー率を算出した。
なお、DCI-P3規格の3原色点はそれぞれ以下のとおりである。
赤:x=0.680、y=0.320
緑:x=0.265、y=0.690
青:x=0.150、y=0.060
(評価基準)
A:DCI-P3規格のカバー率が100%である。
B:DCI-P3規格のカバー率が100%未満90%以上である。
C:DCI-P3規格のカバー率が90%未満80%以上である。
D:DCI-P3規格のカバー率が80%未満である。
作製した液晶表示装置で赤、緑、青を全画面表示させ、それぞれの色度を、表示面に対して垂直方向520mmの位置に設置した分光放射計(商品名「SR3」、株式会社トプコンテクノハウス社製)にて測定した。測定された赤、緑、青の色度点をCIE表色系xy色度図上で結んで作られる三角形が、DCI-P3規格の3原色点を結んで作られる三角形と重なる部分の面積を求め、DCI-P3規格の3原色点を結んで作られる三角形の面積で除して、DCI-P3規格に対するカバー率を算出した。
なお、DCI-P3規格の3原色点はそれぞれ以下のとおりである。
赤:x=0.680、y=0.320
緑:x=0.265、y=0.690
青:x=0.150、y=0.060
(評価基準)
A:DCI-P3規格のカバー率が100%である。
B:DCI-P3規格のカバー率が100%未満90%以上である。
C:DCI-P3規格のカバー率が90%未満80%以上である。
D:DCI-P3規格のカバー率が80%未満である。
[色度変化]
作製した液晶表示装置を点灯させ、全面が白表示になるようにし、表示面に対して垂直方向520mmの位置に設置した分光放射計(商品名「SR3」、株式会社トプコンテクノハウス社製)にて色度を測定した。続いて、表示面に対し、フロント側偏光板の吸収軸の方位、極角45°、520mmの距離から色度を測定した。正面から測定した色度と、極角45°から測定した色度のCIE表色系xy色度図上の距離として、色度差を下記の式に従って算出した。
色度差=((x_正面-x_斜め)2+(y_正面-y_斜め)2)1/2
(評価基準)
A:色度差が0.01未満である。
B:色度差が0.01以上0.02未満である。
C:色度差が0.02以上0.05未満である。
D:色度差が0.05以上である。
作製した液晶表示装置を点灯させ、全面が白表示になるようにし、表示面に対して垂直方向520mmの位置に設置した分光放射計(商品名「SR3」、株式会社トプコンテクノハウス社製)にて色度を測定した。続いて、表示面に対し、フロント側偏光板の吸収軸の方位、極角45°、520mmの距離から色度を測定した。正面から測定した色度と、極角45°から測定した色度のCIE表色系xy色度図上の距離として、色度差を下記の式に従って算出した。
色度差=((x_正面-x_斜め)2+(y_正面-y_斜め)2)1/2
(評価基準)
A:色度差が0.01未満である。
B:色度差が0.01以上0.02未満である。
C:色度差が0.02以上0.05未満である。
D:色度差が0.05以上である。
[コントラストの評価]
作製した液晶表示装置を暗室にて点灯させ、全面が白表示になるようにし、表示面に対して垂直方向520mmの位置に設置した分光放射計(商品名「SR3」、株式会社トプコンテクノハウス社製)にて輝度を測定した。続いて、全面が黒表示になるようにし、同じ位置から輝度を測定した。コントラストを、下記の式に従って算出した。
コントラスト=輝度_白/輝度_黒
(評価基準)
コントラスト1000以上を良好と判断した。
作製した液晶表示装置を暗室にて点灯させ、全面が白表示になるようにし、表示面に対して垂直方向520mmの位置に設置した分光放射計(商品名「SR3」、株式会社トプコンテクノハウス社製)にて輝度を測定した。続いて、全面が黒表示になるようにし、同じ位置から輝度を測定した。コントラストを、下記の式に従って算出した。
コントラスト=輝度_白/輝度_黒
(評価基準)
コントラスト1000以上を良好と判断した。
1 波長変換層
2 反射型偏光子
3 液晶層
4 フロント側偏光板
5 フロント側基板
6 リア側偏光板
7 リア側基板(第1のリア側基板)
8 第2のリア側基板
9 カラーフィルタ層
10 波長選択反射層
11 1/4波長位相差層
2 反射型偏光子
3 液晶層
4 フロント側偏光板
5 フロント側基板
6 リア側偏光板
7 リア側基板(第1のリア側基板)
8 第2のリア側基板
9 カラーフィルタ層
10 波長選択反射層
11 1/4波長位相差層
Claims (16)
- フロント側偏光板と、フロント側基板と、液晶層と、リア側偏光板とをこの順に含む液晶パネルであって、
反射型偏光子と波長変換層と波長選択反射層とを含み、
前記波長変換層は複数の色領域が配列された層であり、
前記複数の色領域の少なくとも一部の色領域が蛍光体を含む発光領域であり、
前記波長選択反射層は前記発光領域の発光波長で光を選択的に反射し、
前記液晶層と前記反射型偏光子と前記波長変換層と前記波長選択反射層とが視認側からこの順に配置されている液晶パネル。 - 前記リア側偏光板が前記反射型偏光子である請求項1に記載の液晶パネル。
- 前記蛍光体が量子ドットである請求項1または2に記載の液晶パネル。
- 前記波長変換層が少なくとも緑色発光領域および赤色発光領域を含む請求項1~3のいずれか一項に記載の液晶パネル。
- 前記反射型偏光子が可視光波長域全体にわたって偏光選択反射性である請求項1~4のいずれか一項に記載の液晶パネル。
- 前記反射型偏光子がワイヤグリッド偏光子である請求項1~5のいずれか一項に記載の液晶パネル。
- リア側基板を含み、
前記液晶層、前記反射型偏光子、前記波長変換層、および前記リア側基板がこの順で配置されている請求項1~6のいずれか一項に記載の液晶パネル。 - リア側基板を含み、
前記液晶層、前記リア側基板、前記反射型偏光子、および前記波長変換層がこの順で配置されている請求項1~6のいずれか一項に記載の液晶パネル。 - 前記反射型偏光子と前記リア側基板とが直接接しており、前記反射型偏光子と前記リア側基板の厚みの合計が200μm以下である、請求項8に記載の液晶パネル。
- 前記波長変換層の視認側にカラーフィルタ層を含む請求項1~9のいずれか一項に記載の液晶パネル。
- 前記波長変換層と前記波長選択反射層との間に1/4波長位相差層を含む請求項1~10のいずれか一項に記載の液晶パネル。
- 前記波長変換層が少なくとも緑色発光領域および赤色発光領域を含み、
前記カラーフィルタ層が、前記緑色発光領域に対応する位置に緑色カラーフィルタおよび前記赤色発光領域に対応する位置に赤色カラーフィルタを含んでいるか、または前記緑色発光領域および前記赤色発光領域に対応する位置に黄色カラーフィルタを有している、請求項11に記載の液晶パネル。 - 前記波長変換層が少なくとも緑色発光領域および赤色発光領域を含み、
前記波長選択反射層が、緑色光の波長域に選択反射の中心波長を有するコレステリック液晶硬化層および赤色光の波長域に選択反射の中心波長を有するコレステリック液晶硬化層からなる群より選択される1つ以上である、請求項1~12のいずれか一項に記載の液晶パネル。 - 請求項1~13のいずれか一項に記載の液晶パネルと、バックライトユニットとを含む液晶表示装置。
- 前記バックライトユニットが紫外光、近紫外光、または青色光を発光する光源を含み、前記発光領域が前記光源が発光する光によって励起されて発光する請求項14に記載の液晶表示装置。
- 前記バックライトユニットが青色光源を含み、前記波長変換層が、青色光で励起されて緑色光を発光する緑色発光領域および青色光で励起されて赤色光を発光する赤色発光領域、および青色光を透過する無色領域を含む、請求項15に記載の液晶表示装置。
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